Differential Mobility Separation for Improving Lipidomic Analysis by Mass Spectrometry

Význam tématu

Lipidomika představuje detailní zkoumání rozmanitých lipidových molekul přítomných v biologických vzorcích. Vzhledem k existenci více než 100 000 lipidových druhů v úzkém hmotnostním rozmezí (~400–1 100 amu) jsou isobarické a izomerické interference závažnou překážkou pro jednoznačnou identifikaci a kvantifikaci pomocí hmotnostní spektrometrie. Diferenciální iontová mobilita (DMS) se jako ortogonální separační krok jeví jako efektivní řešení pro odstranění těchto interferencí před samotnou analýzou MS/MS.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost technologie SelexION (DMS) na přístrojích QTRAP® 5500 zlepšit separaci a identifikaci lipidových tříd a podtříd v komplexních biologických extraktech bez časově náročné chromatografie. Autoři demonstrovali rezoluci šesti hlavních fosfolipidových podtříd, následně prokázali oddělení polarních a nepolárních lipidů a zdůraznili přínos DMS pro čistší produktové iontové spektra.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byly využity čisté fosfolipidové standardy (PC, PE, PS, PG, PI, PA; 1 ng/mL) a bovinní srdeční lipidový extrakt (10 µg/mL) rozpuštěné v MeOH:CH2Cl2:H2O (45:45:10) s 3 mM acetátem amonným. Infuze 10 µL/min do zdroje Turbo V™ umožnila kontinuální vstup vzorku.

• Hmotnostní spektrometrie: QTRAP 5500 vybavený SelexION® DMS
• DMS parametry: separační napětí (SV) 3 800 V, modifikátor isopropanol, vysoký tlak separačního plynu
• Režimy měření: Enhanced MS (iontový past), MRM pro sledování jednotlivých lipidových tříd
• Software: PeakView™ pro zpracování surových spekter

Hlavní výsledky a diskuse

Diferenciální mobilita umožnila dosažení základního rozlišení všech šesti fosfolipidových podtříd při analýze čistých standardů. Při analýze bovinního extraktu se compensaton voltage (CoV) rampovalo, což vedlo k rozdělení komplexního iontového spektra na diskrétní oblasti odpovídající jednotlivým podtřídám. Výsledkem byla eliminace isobarických a izomerických šumů v MS/MS spektru a jednoznačnější fragmentační vzorce. Specifické případy ukázaly: oddělení PS a PC ze spektra prekurzorů m/z 786,4, rozlišení SM a PC při PIS +184 a segregaci polarních versus nepolárních lipidů.

Přínosy a praktické využití metody

Technologie SelexION® DMS přináší ortogonální selektivitu před hmotnostní analýzou, což významně zvyšuje důvěryhodnost identifikace a přesnost relativní kvantifikace lipidů. Metoda zkracuje dobu analýzy díky vynechání rozsáhlé chromatografie a je kompatibilní jak s infuzí, tak s LC-MS konfiguracemi. Čistší MS/MS data zjednodušují automatizované zpracování a zvyšují průchodnost vzorků v rutinních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se zaměří na kombinaci DMS s pokročilou chemickou modifikací pro zvýšení rozlišení podtříd, optimalizaci parametrů pro různé iontové formy a prohloubení aplikací na další lipidové třídy (glykolipidy, ceramidy). Integrace DMS do vysoce průchodných platforem a datově řízené metody (AI, strojové učení) umožní další zvýšení citlivosti a selektivity lipidomických analýz.

Závěr

Implementace technologie SelexION® pro diferenciální iontovou mobilitu na QTRAP® přístrojích významně rozšiřuje možnosti lipidomické analýzy. Efektivní rozlišení isobarických a izomerických spojení před MS/MS zkracuje dobu analýzy, zvyšuje kvalitu dat a podporuje rychlé a spolehlivé studium komplexních lipidových profilů.

Reference

• Schneider BB, Covey TR, Coy SL, Krylov EV, Nazarov EG (2010) Planar Differential Mobility Spectrometer as a Pre-Filter for Atmospheric Pressure Ionization mass Spectrometry. Int. J. Mass Spectrom. 298(1–3):45–54.
• AB SCIEX (2010) SelexION Technology: A New Solution to Selectivity Challenges in Quantitative Bioanalysis. Differential Mobility Separations Enhanced with Chemical Modifiers. Technical Note RUO-MKT-02-3251-A.
• Schneider BB, Covey TR, Coy SL, Krylov EV, Nazarov EG (2010) Chemical effects in the separation process of a differential mobility/mass spectrometer system. Anal. Chem. 82:1867–1880.