A New Lipidomics Software Workflow Demonstrates Disrupted Lipogenesis Induced with Drug Treatment in Leukemia Cells

Význam tématu

Lipidomika je klíčová pro pochopení biologických mechanismů a dysregulace metabolismu lipidů při onemocněních, jako je leukémie. Moderní přístupy kombinují chromatografii a hmotnostní spektrometrii k přesné identifikaci a kvantifikaci lipidů, což je nezbytné pro studium účinků léčiv a biomarkerů.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout integrovaný softwarový workflow pro lipidomiku založený na generování vlastního databázového PCDL (Personal Compound Database and Library) z iterativních MS/MS dat a následné profilování lipidů v AML buňkách ošetřených různými léky (BEZ, MPA, kombinace BaP, kontrola).

Použitá metodika

Buňky K562 (acute-myeloid-leukemia) byly pěstovány v RPMI médiu a ošetřeny 0,5 mM bezafibrátu, 5 mM medroxyprogesteron acetátu, kombinací nebo vehikulem. Po 24 h inkubaci proběhla extrakce lipidů modifikovanou Folchovou metodou. Data byly získány UHPLC-Q-TOF MS v pozitivním a negativním režimu s iterativním AutoMS/MS.

Použitá instrumentace

• Agilent 1290 Infinity II LC se sloupcem Poroshell 120 EC-C18 (3,0×100 mm, 2,7 μm) a gardou (3,0×5 mm, 2,7 μm) při 50 °C.
• Mobilní fáze: A – 10 mM acetát amonný, 0,2 mM fluoru amonného ve vodě:methanol (9:1); B – 10 mM acetát amonný, 0,2 mM fluoru amonného v acetonitril:methanol:isopropanol (2:3:5); gradient 30–100 % B.
• Agilent 6546 LC/Q-TOF s Agilent Jet Stream ESI, rozsah m/z 40–1700, iterativní MS/MS, tolerance ±20 ppm, RT tolerance ±0,1 min.

Hlavní výsledky a diskuse

Použití Lipid Annotatoru dovolilo vytvořit PCDL s 440 pozitivními a 688 negativními lipidy. Statistická analýza v Mass Profiler Professional ukázala jasné rozlišení vzorků (PCA) podle léčby. U kombinace BaP bylo potvrzeno zvýšení TAG a snížení DAG, v souladu s literaturou, a nově identifikovány změny hladin BMP, CE, CL, Cer_NS a SM. Analýza PC ukázala ubývání nasycených a nárůst polyenových řetězců. Chromatografické oddělení izomerů (např. Cer_NS d18:1_24:1 vs. d18:2_24:0) poskytlo další strukturální informace.

Přínosy a praktické využití metody

Workflow umožňuje rychlou automatizovanou tvorbu AMRT databáze pro přesnou anotaci lipidů, zvyšuje pokrytí lipidomu a podporuje diferenciální analýzu po léčebných zásazích. Metoda je použitelná v laboratorních QA/QC, farmakologickém výzkumu a biomarkerových studiích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření PCDL o další třídy lipidů a vzorky z klinických studií.
• Integrace s iontovou mobilitou a MSn pro detailnější strukturální charakterizaci.
• Vyšší propustnost a automatizace pro screening velkého počtu vzorků.
• Aplikace v translaci do in vivo modelů a personalizované medicíně.

Závěr

Navržený lipidomický workflow kombinující iterativní MS/MS, automatizované generování PCDL a pokročilou datovou analýzu poskytl širší a hlubší přehled o lipidových změnách v AML buňkách pod vlivem léčiv než dřívější publikované metody.

Reference

• Sartain M. et al. Improved Coverage of the Plasma Lipidome Using Iterative MS/MS Data Acquisition Combined with Lipid Annotator Software and 6546 LC/Q-TOF. Agilent Application Note 5994-0775EN, 2019.
• Southam A. D. et al. Drug Redeployment to Kill Leukemia and Lymphoma Cells by Disrupting SCD1-Mediated Synthesis of Monounsaturated Fatty Acids. Cancer Res. 2015;75(12):2530–2540.