HIGH THROUGHPUT LIPIDOMICS USING ION MOBILITY ENABLED RAPID LC-MS PROFILING SHOWS PROMISE FOR THE ANALYSIS OF HUMAN PLASMA SAMPLES OBTAINED FROM BREAST CANCER PATIENTS

Význam tématu

Lipidomika se zaměřuje na komplexní analýzu lipidů, jež hrají klíčové role v buněčných membránách, energetickém metabolismu a buněčném signalingu. Změny v lipidovém profilu jsou spojeny s onemocněními, jako je cukrovka či různé formy rakoviny. Vysokokapacitní analýza lipidů je nezbytná pro efektivní zpracování rozsáhlých klinických a biobankových vzorků.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a validovat rychlou LC-MS assay s iontovou mobilitou pro profilování lipidů v lidské plazmě od pacientek s karcinomem prsu a kontrolních jedinců. Studie porovnala konvenční 13,2min metodiku s akcelerovanou 3,7min protokolou a vyhodnotila praktickou užitečnost pro vysoko-throughput screening.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: Plazma od 20 pacientek s karcinomem prsu a 6 kontrolních subjektů; pooling QC vzorku.
• Příprava vzorků: Extrakce lipidů z 100 µl plazmy pomocí 400 µl isopropanolu, inkubace při 2–8 °C, centrifugace, supernatant pro analýzu.
• MS podmínky: Waters Synapt G2-Si, ESI+, m/z 50–1200, IMS s wave velocity 600 m/s a wave height 40 V, měření kolizního průřezu (CCS).
• LC podmínky: Waters BEH C8 kolona (1,0 × 50 mm, 1,7 µm), gradient H2O:IPA:MeCN a IPA:MeCN s NH4CH3CO2+CH3COOH; zkrácený gradient 3,7 min, průtok 0,25 ml/min, injekce 0,2 µl.
• Datové zpracování: Progenesis QI pro alignement, peakpicking a normalizaci; EZinfo pro OPLS-DA; databáze LipidMaps a Waters IROA CCS pro identifikaci lipidů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Akviziční čas snížen z 13,2 min na 3,7 min, spotřeba rozpouštědel o 75 % nižší, zachována separace lipidových tříd.
• IM významně zlepšila rozlišení koelutujících iontů, kvalitu fragmentačních spekter a přiřazení fragment–prekurzor.
• Statistická analýza OPLS-DA identifikovala 5 up-regulovaných a 10 down-regulovaných lipidů v plazmě pacientek s karcinomem prsu.
• Snížení fosfatidylcholinů (PC) souvisí se zvýšenou aktivitou fosfolipázy A2, elevace fosfatidylserinů (PS) potvrdila jejich roli jako biomarkeru rakoviny.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost zpracování stovek vzorků v řádu dnů, nikoli týdnů.
• Iontová mobilita poskytuje další dimenzi separace, zvyšuje spolehlivost identifikací.
• Měření CCS hodnot podporuje robustnější databázové hledání a zvyšuje důvěryhodnost výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na širší spektrum lipidových tříd a komplexní metabolomické analýzy.
• Integrace s orthogonálními technikami (MALDI-IM-MS, UHPLC) pro ještě detailnější profilaci.
• Automatizace a vysokopropustné platformy pro zvýšení reproducibility a výkonnosti laboratoří.

Závěr

Rychlá LC-MS assay s iontovou mobilitou představuje efektivní řešení pro vysoko-throughput lipidomiku plazmy. Zkrácená doba analýzy, snížená spotřeba rozpouštědel a lepší datová kvalita umožňují spolehlivou biomarkerovou studii u pacientek s karcinomem prsu a dalších onemocnění.

Reference

1. Al-Sulaiti H. et al. Triglyceride profiling in adipose tissues… J Transl Med 2018, 16:175.
2. Yang L. et al. Comprehensive lipid profiling of plasma… Anal Bioanal Chem 2015, 407:5065–507.
3. Qiu Y. et al. Mass spectrometry-based quantitative metabolomics… Int J Mol Sci 2013, 14:8047–8061.
4. Sharma B., Kanwar S.S. Phosphatidylserine: A cancer cell targeting biomarker. Semin Cancer Biol 2017.