LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Vysoká dynamika koncentrací proteinů v lidském plazmovém proteomu a potřeba přesného a citlivého vyhledávání a ověřování biomarkerů představují kritickou výzvu v klinické proteomice. Kombinace multiplexní isobarické kvantifikace pomocí Tandem Mass Tag (TMT) a rychlých label-free cílících metod s predikcí retenčních časů umožňuje zvýšit průchodnost analýz, zlepšit kvantitativní přesnost a zkrátit dobu potřebnou k validaci kandidátních biomarkerů.Cíle a přehled studie
Cílem práce bylo navrhnout a demonstrovat integrovaný pracovní tok pro biomarkerovou analýzu plazmy pacientů s diabetem, který kombinuje:- Objevnou fázi s TMT6-plex kvantifikací a vysokopH frakcionací.
- Verifikační fázi s rychlou label-free PRM analýzou a predikcí retenčních časů pomocí SSRCalc.
Použitá metodika
- Příprava vzorků: deplece 12 abundatních proteinů z 20 µl plazmy, tryptická digesce, označení TMT6-plex činidly.
- Frakcionace: vysokopH reverzní fáze (Pierce High pH kit), osm frakcí.
- NanoLC separace: EASY-nLC 1200 s 50 cm Easy-Spray kolonkou, gradient 8–50 % ACN během 140 min, 300 nL/min.
- TMT Discovery: Orbitrap Fusion MS se synchronous precursor selection (SPS) MS3 kvantifikací.
- Label-free PRM: 1D LC na UltiMate 3000 (5 µL/min), Q Exactive HF-X ve full scan + PRM režimu s rozlišením 30 000.
- Retenční čas: kalibrace pomocí PRTC peptide standardu, predikce SSRCalc HI pro plánování eluce.
Použitá instrumentace
- Orbitrap Fusion (Thermo Scientific) – SPS MS3 analýza TMT vzorků.
- Q Exactive HF-X (Thermo Scientific) – rychlá PRM analýza label-free vzorků.
- EASY-nLC 1200 a UltiMate 3000 (Thermo Scientific) pro nano a kapilární LC.
Hlavní výsledky a diskuse
- Objevná fáze: identifikováno 879 skupin proteinů a 12 865 unikátních peptidů; 95 % kvantifikovatelné napříč šesti vzorky.
- Volcano analýza odhalila 48 proteinů s p < 0,05 a log2 změnou > 0,5 mezi diabetickými a kontrolními skupinami (např. Talin, IGFBP-4, aktivátor HGF).
- SSRCalc predikce pro TMT a label-free kombinovala experimentální retenční časy PRTC standardů a umožnila přesné naplánování eluce neoznačených peptidů při kapilárním průtoku.
- Cílená PRM analýza ověřila 30 z 48 kandidátů během jediné hodiny na vzorek (throughput 24 vzorků/den) s konzistentní kvantitací vůči TMT objevné fázi.
Přínosy a praktické využití metody
- Zvýšená přesnost a reprodukovatelnost kvantifikace díky TMT multiplexování a SPS MS3.
- Rychlá a robustní verifikace kandidátů na neoznačených vzorcích bez nutnosti frakcionace.
- Predikce retenčních časů zkracuje dobu vývoje cílených metod a zlepšuje plánování instrumentálních běhů.
- Workflow je vhodný pro klinické studie s desítkami až stovkami vzorků.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Zavádění ještě rychlejších Orbitrap analyzátorů s vyšší frekvencí skenování (> 40 Hz).
- Integrace strojového učení pro zpřesnění predikce retenčních časů a selekci biomarkerů.
- Rozšíření multiplexního kvantifikace na více kanálů (TMT10/16-plex) pro komplexnější studie.
- Aplikace workflow na další onemocnění a typy biologických vzorků (tkáně, buňky, biofluidy).
Závěr
Navržený pracovní tok efektivně kombinuje multiplexní TMT-based objevnou fázi s rychlou label-free PRM verifikací doplněnou o predikci retenčních časů. Tento přístup přináší vyváženou kombinaci citlivosti, přesnosti a vysoké průchodnosti, což usnadňuje identifikaci a validaci plazmových biomarkerů v klinických studiích.Reference
- MacLean B. et al. Bioinformatics. 26(7):966-8.
- Renno W. et al. Medicina (Kannas). 42(2):147-63.
- Brismar K. et al. J Clin Endocrinol Metab. 79:872-8.
- Fafalios A. et al. Nature Med. 17(12):1577-84.
- Krokhin O. et al. Anal Chem. 81(22):9522-30.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.