A HIGH THROUGHPUT LC-MS LIPIDOMICS PLATFORM FOR SCREENING & STRATIFYING CANCER SAMPLES FROM BIOBANKS AND CLINICAL TRIALS

Význam tématu

Lipidomika hraje klíčovou roli při identifikaci biomarkerů a pochopení patofyziologie onemocnění, včetně rakoviny prsu. Rychlé a vysoce propustné analytické platformy umožňují zpracovat rozsáhlé soubory vzorků z biobank a klinických studií, což je nezbytné pro efektivní screening a stratifikaci pacientů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat zkrácenou LC-MS metodiku obohacenou o iontovou mobilitu (IMS) pro rychlou analýzu lipidového profilu plasmy pacientů s rakovinou prsu a kontrolních subjektů. Metoda měla výrazně snížit dobu analýzy a spotřebu rozpouštědel při zachování chromatografického rozlišení.

Použitá instrumentace

Analýza byla prováděna na přístroji Waters Synapt G2-Si s IMS modulem a ESI v pozitivním režimu. Chromatografie využila kolonu Waters BEH C8 (1,0 x 50 mm, 1,7 µm) s gradientními pohyby H2O/IPA/MeCN obsahujícími NH4CH3CO2 a CH3COOH. Rychlý protokol trval 3,7 minuty a snížil spotřebu rozpouštědel o 75 %. Data zpracováno pomocí Progenesis QI a statisticky vyhodnoceno v EZinfo. Identifikace lipidů probíhala přes LipidMaps a Waters IROA CCS databázi.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace chromatografie vedla ke zkrácení doby analýzy z 13,25 na 3,7 minuty při zachování rozlišení lipidových tříd. Integrace IMS umožnila rozdělení koelujících lipidů a zlepšila kvalitu fragmentačních spekter, čímž se zvýšila přesnost přiřazení prekurzorů a fragmentů. Multivariační analýzy PCA a OPLS-DA identifikovaly odlišné skupiny vzorků pacientů a kontrol. U pacientek s rakovinou prsu byly zaznamenány snížené úrovně fosfatidylcholinu (PC) a triacylglycerolů (TAG) a zvýšené hladiny několika fosfatidylserinů (PS), v souladu s literárními údaji o aktivitě fosfolipázy A2 a biomarkerovém potenciálu PS.

Přínosy a praktické využití metody

Vyvinutá platforma nabízí:

• Výrazné zrychlení analýzy vzorků, umožňující zpracování stovek vzorků za den.
• Snížené provozní náklady díky menší spotřebě rozpouštědel.
• Zvýšenou spolehlivost identifikace lipidů díky přesným CCS měřením a IMS separaci.
• Možnost aplikace v rozsáhlých studiích biobank a klinických zkoušek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Automatizace přípravy vzorků a integrace s robotickými systémy.
• Rozšíření workflow o další třídy lipidů a sekundární metabolity.
• Využití strojového učení pro rychlejší zpracování a interpretaci dat.
• Aplikace platformy v personalizované medicíně a monitorování terapie.
• Implementace online IMS a real-time datových toků pro okamžité vyhodnocení.

Závěr

Rapidní LC-IMS-MS platforma pro lipidomiku prokázala vysokou propustnost, zachování chromatografického rozlišení a spolehlivou identifikaci lipidů v plazmě pacientek s rakovinou prsu. Snížení doby analýzy a spotřeby rozpouštědel otevírá cestu k rozsáhlým kohortním studiím a rychlému screeningu biomarkerů.

Reference

1. Al-Sulaiti H. et al. Triglyceride profiling in adipose tissues from obese insulin sensitive, insulin resistant and type 2 diabetes mellitus individuals. J Transl Med. 2018;16:175.
2. Yang L. et al. Comprehensive lipid profiling of plasma in patients with benign breast tumor and breast cancer reveals novel biomarkers. Anal Bioanal Chem. 2015;407:5065-5075.
3. Qiu Y. et al. Mass spectrometry-based quantitative metabolomics revealed a distinct lipid profile in breast cancer patients. Int J Mol Sci. 2013;14:8047-8061.
4. Sharma B., Kanwar SS. Phosphatidylserine: A cancer cell targeting biomarker. Semin Cancer Biol. 2017.