LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceWaters
Význam tématu
Rakovina prsu představuje jednu z nejrozšířenějších malignit u žen a druhou nejčastější příčinu úmrtí v důsledku nádoru po rakovině plic. Její složitá patogeneze vyžaduje hluboké porozumění molekulárním a biochemickým změnám v organismu. Kombinované zpracování proteomických a lipidomických dat umožňuje získat komplexní pohled na změny v proteinové expresi i lipidovém složení plazmy, což může vést k objevu nových biomarkerů a lepšímu pochopení mechanismů onemocnění.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem této studie bylo demonstrovat rychlý, vysoce výkonný workflow pro simultánní zpracování multi-omických dat z plazmatických vzorků pacientek s rakovinou prsu a zdravenými kontrolami. Studie využila chromatografii v mikroproudu spojenou s akvizicí typu data independent acquisition (DIA), iontovou mobilitou a speciálními přístrojovými módy (HDMSE a SONAR) za účelem zajištění vysoké průkaznosti identifikací proteinů a lipidů.
Použitá instrumentace
- Hmotnostní spektrometr SYNAPT XS s technologiemi HDMSE a SONAR
- Chromatografický systém ACQUITY UPLC I-Class PLUS
- Chromatografické kolony ACQUITY UPLC BEH C8 a CSH
- RapiGest SF surfaktant pro přípravu proteomických vzorků
- Software Progenesis QI a Progenesis QI for Proteomics
- Software MassLynx pro sběr dat a Metacore (Cortellis) pro biologickou interpretaci
Použitá metodika
Vzorky plazmy od 26 jedinců (6 kontrol a 20 pacientek s rakovinou prsu) byly rozdrceny dvěma přístupy. Pro lipidomiku byla použita precipitace proteinů v ledově chlazeném isopropanolu následovaná přes noc inkubací při –20 °C a centrifugací. Pro proteomiku proběhla redukce, alkylace a tryptická štěpení v přítomnosti 1 % RapiGest SF. Chromatografie probíhala na mikroborových kolónách (1 mm vnitřní průměr) s běžnými gradienty mobilních fází pro lipidomiku (3minutový běh) a proteomiku (15minutový běh). Iontová spotřeba byla nastavena na 50 l/h pro kerč a 800 l/h pro dezolvataci, teplota zdroje 120 °C a desolvatace 500 °C. Data byly zpracovány v Progenesis QI (lipidy) a Progenesis QI for Proteomics (proteiny), včetně zarovnání, normalizace a identifikace s FDR 1 %. Statistická analýza (PCA, OPLS-DA, ANOVA) byla realizována v EZinfo a MetaboAnalyst.
Hlavní výsledky a diskuse
Statistické metody jasně oddělily vzorky pacientek s rakovinou prsu od kontrolních. Lipidomické analýzy prokázaly, že zvýšená množství fosfolipidů (PS, PC) a triacylglycerolů (TG) jsou hlavními hybateli odlišností mezi dvěma skupinami. Mezi signifikantní lipidy patří TG(52:3), TG(54:5), PS(40:4) a další. Proteomika odhalila 170 vysoce konfidentních proteinových identifikací s více než trojřádovým dynamickým rozsahem. Ve skupině pacientek byla podregulovaná ApoA2, klíčová pro transport lipidů, a naopak nadregulovaná LRG1, zapojená do TGF-β signalizace. Integrovaná cesta analýza v Metacore poukázala na významné zapojení IL-6 signální kaskády, kde centrální roli hraje transkripční faktor STAT3 propojující mnohé klíčové proteiny a lipidy.
Přínosy a praktické využití metody
Rychlé DIA workflow s mikroborovou chromatografií dokázalo dosáhnout vysoké průchodnosti vzorků, striktní kontroly kvality a důvěryhodných identifikací bez nutnosti složité přípravy vzorků. Metoda je vhodná pro rozsáhlé populační studie, screening biomarkerů v klinických laboratořích a základní výzkum onkologických mechanismů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další rozvoj multi-omických protokolů zahrnujících metylomiku, transkriptomiku a glykomiku pro komplexnější biologické modely. Integrace strojového učení pro analýzu rozsáhlých datových sad zajistí přesnější identifikaci biomarkerů. Důraz bude kladen na miniaturizaci a automatizaci přípravy vzorků, real-time monitoring biologických markerů a rozšíření workflow do rutinní klinické diagnostiky a personalizované medicíny.
Závěr
Studie prokázala, že kombinované DIA-based workflow umožňuje rychlou a spolehlivou analýzu lipidomických i proteomických dat z plazmy. Identifikace klíčových lipidů a proteinů, spolu s patwayovou analýzou, poskytla nové poznatky o molekulárních mechanismech rakoviny prsu, což otevírá cestu k lepším diagnostickým nástrojům a cíleným terapiím.
Reference
- American Cancer Society. Breast Cancer Facts and Figures 2019–2020. Atlanta: American Cancer Society, Inc. 2019.
- Yan F. et al. Lipidomics: a promising cancer biomarker. Clinical and Translational Medicine, 2018, 7:21.
- Qin XJ et al. Proteomic studies in breast cancer (Review). Oncology Letters, 2012, 3(4):735–743.
- King A. et al. Rapid profiling method for polar analytes in urine using HILIC-MS with ion mobility. Metabolomics, 2019, 15:17.
- Hughes C. & Gethings L. Plasma Proteins analysis using 1 mm Chromatography and SONAR mode. Waters Tech Brief, 2019.
- Lipid Reporter. SourceForge project LIPID REPORTER, 2020.
- Chong J. et al. Using MetaboAnalyst 4.0 for Comprehensive Metabolomics Data Analysis. Current Protocols in Bioinformatics, 2019, 68:e86.
- Honda K. et al. Apolipoprotein A2 isoforms in pancreatic cancer screening. Biomarker Medicine, 2016, 10(11):1197–1207.
- Anderson J. et al. LRG1 upregulation in ovarian cancer sera and tumours. Journal of Ovarian Research, 2010, 3:21.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.