A RAPID ANALYTICAL PLATFORM FOR BIOFLUID PROFILING IN DISCOVERY METABOLOMICS AND LIPIDOMICS

Význam tématu

Rychlé a vysokopropustné metodiky v metabolomice a lipidomice umožňují objevné studium biologických tekutin při omezeném čase a nákladech. Zkrácení doby analýzy snižuje variabilitu dat vyplývající z mnohahodinových běhů a minimalizuje tzv. batch efekty. Tím se zvyšuje spolehlivost výzkumných a klinických studií.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo navrhnout a ověřit rychlé chromatografické metody pro metabolitický (HILIC) a lipidový (RP C8) profiling v kombinaci s iontově mobilní spektrometrií (IMS). Hodnoceny byly parametry run time, kapacita separace, počet detekovaných funkcí a identifikační jistota.

Použitá metodika a instrumentace

• UPLC: Waters Acquity I-Class s kolónami 50×1,0 mm BEH Amide pro HILIC a BEH C8 pro lipidy.
• Iontový spektrometr: Waters Synapt G2-Si v pozitivní i negativní polaritě, IMS modul.
• Software: MassLynx pro akvizici, Progenesis QI pro zarovnání běhů, výběr vrcholů a databázové vyhledávání, EzInfo pro PCA a OPLS-DA.
• Vzorky: Moč potkanů po léčbě tienilovou kyselinou, plazma pacientek s karcinomem prsu, QC pooly.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rychlá HILIC metoda: gradient 2,33 min + <1 min ekvilibrace, celkový cyklus 3,33 min (−60 % analýzy).
• Rychlá lipidová metoda: 3,70 min běh (−75 % oproti konvenčním ~15 min).
• System suitability test ukázal stabilní retence modelových sloučenin (sulfadimethoxine, sulfaguanidine, leucine enkephalin).
• IMS zdvojnásobilo počet detekovaných funkčních signálů díky rozlišení koelujících látek podle CCS.
• Batch 134 vzorků moči byl zpracován za 7,5 h místo >20 h.
• V lipidomice identifikováno 15 významných lipidů s odlišnou regulací u karcinomu prsu, včetně fosfatidylserinových kandidátů.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zvýšení propustnosti: možnost zpracovat ~1000 vzorků za méně než 3 dny.
• Snížení spotřeby mobilní fáze a provozních nákladů.
• Minimalizace batch efektů a zvýšení konzistence dat.
• Vyšší specifičnost a identifikační jistota díky orthogonálnímu IMS rozlišení.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky o další separační dimenze a pokročilé IMS moduly.
• Automatizace a integrace do klinických a průmyslových workflow.
• Aktualizace a rozšíření databází CCS pro širší spektrum biomarkerů.
• Adaptace na další typy biofluid a malých molekul.

Závěr

Navržené rychlé UPLC-IMS-MS platformy poskytují robustní nástroj pro velkoplošné metabolomické a lipidomické studie. Nabízejí dramatické zkrácení analýz, snížení nákladů a zvýšení kvality dat při zachování výkonu a identifikační jistoty.

Reference

• Want EJ et al. Nat Protoc 2013, 8(1):17–32.
• Habchi B et al. TrAC Trends Anal Chem 2016, 85:128–139.
• Gray et al. Anal Chem 2016, 88(11):5742–5751.
• Sharma B, Kanwar SS. Semin Cancer Biol 2017.