Rapid Molecular Profiling of a Bladder and Lung Cancer Human Plasma Cohort using MetaboQuan-R

Význam tématu

Profilování biologických markerů v plazmě pacientů s rakovinou močového měchýře a plic přispívá k včasné diagnostice a personalizované medicíně. Cílená metabolomika a proteomika umožňuje odhalit změny v proteinech, aminokyselinách a acylkarnitinech spojené s patologií nádorového bujení. Vývoj rychlých a spolehlivých metod s vysokou propustností je klíčový pro analýzu velkých kohort a statisticky významné studie.

Cíle a přehled studie / článku

Tato studie využívá platformu MetaboQuan-R k porovnání plazmatických vzorků tří skupin: zdravé kontrolní jedince n6, pacienty s rakovinou močového měchýře n6 a plic n6. Cílem je ukázat rychlý workflow pro semi kvantitativní analýzu tří skupin molekul: proteinů, aminokyselin a acylkarnitinů, a identifikovat potenciální biomarkery.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace
  ACQUITY UPLC IClass s kolonkou CORTECS T3 2.1×30 mm 2.7 µm spojená s Xevo TQ S micro triple quadrupolem a ESI zdrojem v pozitivním módu
• Proteinová metodika
  Redukce, alkylace, tryptická digestace, přidání PlasmaDive kitu, injekční objem 6 µl, gradient 1–45 procent B za 2.9 min, průtok 0.15 ml min
• Acylkarnitiny
  Spike C10 d4 standard, precipitace metanolem, injekce 0.5 µl, gradient 2–98 procent B za 0.7 min, průtok 1.3 ml min
• Aminokyseliny
  Spike valin d8, precipitace kyselinou sulfosalicylovou, derivatizace AccQTag, injekce 1 µl, gradient 1–8 procent B za 2.4 min, průtok 1.3 ml min
• Datová analýza
  Zpracování v Skyline, vizualizace a statistika v MetaboAnalyst, párové srovnání t testem s korekcí FDR

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo detekováno 128 složek: 80 proteinů, 20 acylkarnitinů a 28 aminokyselin. Kontrolní vzorky prokázaly vysokou reprodukovatelnost medián CV QC kolem 5 procent. Celkem bylo provedeno 206 injekcí, data zpracována za 34 hodin. Statistické porovnání odhalilo 11 významných markerů pro rakovinu močového měchýře a 12 pro rakovinu plic. Mezi klíčové proteiny patří apolipoprotein C III, haptoglobin nebo alfa1 antitrypsin. Aminokyselina sarcosin byla zvýšená v obou skupinách, acylkarnitin C8 1 zaznamenal pokles u karcinomu močového měchýře.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednotná platforma pro více tříd látek bez nutnosti optimalizace metod
• Vysoká propustnost a rychlé zpracování velkých souborů vzorků
• Možnost semi kvantitativního sledování desítek až stovek látek v jediném běhu
• Aplikace ve výzkumu, QA QC i v preklinických studiích

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace lipidomiky a dalších metabolitů pro komplexní přístup multiomiky
• Automatizace přípravy vzorků a analýzy dat s využitím strojového učení
• Rozšíření na další typy nádorů a dlouhodobé studie
• Implementace do klinických diagnostických postupů pro personalizovanou medicínu

Závěr

MetaboQuan-R nabízí efektivní řešení pro vysokopropustné profilování proteinů, acylkarnitinů a aminokyselin v lidské plazmě. Umožňuje rychlou a reprodukovatelnou identifikaci kandidátních biomarkerů při minimální metodické přípravě a časové náročnosti.

Reference

1. IARC Cancer Today GLOBOCAN 2018
2. Hanahan D Weinberg RA Hallmarks of Cancer The Next Generation Cell 2011 144 646 674
3. Tsun Zhi Yang Amino Acid Management in Cancer Seminars in Cell Developmental Biology 2015
4. Ganti S Urinary Acylcarnitines are Altered in Human Kidney Cancer Int J Cancer 2015
5. MetaboQuan R for Acylcarnitines in Human Serum 720006255EN Waters 2019
6. Chong J MetaboAnalyst 4.0 Nucleic Acids Research 2018
7. Chen CL Identification of Potential Bladder Cancer Markers in Urine J Proteomics 2013
8. Sreekumar A Metabolomic Profiles Delineate Potential Role for Sarcosine in Prostate Cancer Progression Nature 2009
9. Huang Z Bladder Cancer Determination Via Two Urinary Metabolites Mol Cell Proteomics 2012