Monitoring of Mammalian Cell Culture Media with HILIC LC/MS

Aplikace | 2019 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Spotřební materiál, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC kolony
Zaměření
Metabolomika
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Metabolomika buněčných kultur hraje klíčovou roli v optimalizaci bioprocesů a ve výzkumu buněčné biologie. Sleduje spotřebu živin a sekreci odpadních metabolitů, což je zásadní pro regulaci růstu, kvalitu produkce a prevenci toxických akumulací.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem aplikace byla validace robustní a citlivé HILIC LC/MS metody pro monitorování živin (glukóza, aminokyseliny) a odpadních produktů (laktát, organické kyseliny z TCA cyklu) v médiu kultivovaných savčích buněk během šestiměsíčního časového průběhu. Studie zahrnovala optimalizaci chromatografie, test solné tolerance a praktický běh na buňkách K562.

Použitá metodika a instrumentace


Metoda je založena na hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) s Agilent InfinityLab Poroshell 120 HILIC-Z sloupcem (2,1 × 50 mm, 2,7 µm, PEEK-lined) a Agilent 6545 Q-TOF MS v negativním ionizačním režimu.
  • Mobilní fáze A: 10 mM amonium acetát, pH 9, s 5 µm deaktivátorem
  • Mobilní fáze B: 10 mM amonium acetát ve směsi voda/ACN 10:90 (v/v), pH 9, s deaktivátorem
  • Gradient: 0–2 min 95 % B, 2–12 min 95→50 % B, 12–13 min 50→95 % B, 13–21 min 95 % B
  • Flow rate 0,25 mL/min, teplota sloupce 25 °C, objem injekce 1 µL
Podrobná přístrojová sestava:
  • Agilent 1290 Infinity LC (binary pump, autosampler s termočlánkem, termostat sloupce)
  • Agilent 6545 Q-TOF s Jet Stream Source, negativní ESI, m/z 50–1000
  • Kontinuální kalibrace hmotového spektra referenčním roztokem (m/z 980,01638)

Hlavní výsledky a diskuse


1. Solná tolerance: Přídavky až do 40 % ekvivalentu solí z lidského moči (80 mM močovina, 40 mM NaCl) neovlivnily významně tvar špiček ani opakovatelnost retenčních časů u nukleotidů a fosforylovaných sacharidů.
2. Časový monitoring: Během šesti dnů kultivace buněk K562 vzrůstala koncentrace laktátu, malátu, α-ketoglutarátu, glutamátu a citrátu, zatímco hladiny glukózy a vybraných aminokyselin (serin, valin, leucin, isoleucin, glutamin aj.) klesaly až k vyčerpání.

Přínosy a praktické využití metody


  • Jednorázové sledování širokého spektra polarních metabolitů v médiu s vysokým obsahem solí
  • Vysoká opakovatelnost retenčních časů a stabilní detekční výkon
  • Uplatnění v kontrole kvality buněčných kultur, vývoji biotechnologických procesů a farmacokinetických studiích

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se integrace této platformy s dalšími omickými přístupy (proteomika, lipidomika), rozšíření na monitoring bioreaktorů v reálném čase a aplikace v personalizované medicíně pro sledování metabolického profilu pacientských buněk.

Závěr


Kombinace InfinityLab Poroshell HILIC-Z a Agilent 6545 Q-TOF LC/MS nabízí citlivou a reprodukovatelnou metodu pro komplexní profilování metabolitů v savčích buněčných kulturách, umožňující efektivní řízení bioprocesů a kvality buněčného růstu.

Reference


  • Wishart DS. Emerging applications of metabolomics in drug discovery and precision medicine. Nat Rev Drug Discov. 2016;15(7):473-484.
  • Silva LP, et al. Exometabolomics and MSI: deconstructing how cells interact to transform their small molecule environment. Curr Opin Biotechnol. 2015;34:209-216.
  • Garcia-Manteiga JM, et al. Metabolomics of B to plasma cell differentiation. J Proteome Res. 2011;10(9):4165-4176.
  • Zhang Z, et al. Evaluation of coupling reversed phase, aqueous normal phase, and hydrophilic interaction liquid chromatography with Orbitrap mass spectrometry for metabolomic studies of human urine. Anal Chem. 2012;84(4):1994-2001.
  • Panuwet P, et al. Biological Matrix Effects in Quantitative Tandem Mass Spectrometry-Based Analytical Methods: Advancing Biomonitoring. Crit Rev Anal Chem. 2016;46(2):93-105.
  • Pesek JJ, et al. Improvement of peak shape in aqueous normal phase analysis of anionic metabolites. J Sep Sci. 2011;34(24):3509-3516.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Analysis of Underivatized Amino Acids by LC/MS for Bioreactor Cell Culture Monitoring
Improved Metabolomic Analysis Using an Iron-Free Flow Path
Accelerate Your Research with Advanced Omics Solutions
Accelerate Your Research with Advanced Omics Solutions
2018|Agilent Technologies|OstatníPrezentace
Improved LC/MS Methods for the Analysis of Anionic Analytes