An LC/MS Metabolomics Discovery Workflow for Malaria-Infected Red Blood Cells Using Mass Profiler Professional Software and LC-Triple Quadrupole MRM Confirmation
Aplikace | 2015 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Metabolomická analýza infikovaných erytrocytů představuje důležitý přístup k porozumění biochemických změn vyvolaných parazitem Plasmodium falciparum. Kombinace ne-cílených (discovery) a cílených (confirmation) LC/MS metod umožňuje odhalit nové biomarkery infekce a současně kvantitativně ověřit konkrétní metabolické produkty, což je klíčové pro výzkum patogeneze malárie a pro možná terapeutická zacílení.
Studie sledovala rozdíly v hladinách metabolitů mezi kultivovanými neinfikovanými (NRBC) a infikovanými (IRBC) červenými krvinkami při ~10% parasitemie. Hlavním cílem bylo:
Sample preparation:
Ne-cílená analýza:
Cílená analýza:
PCA a Volcano ploty prokázaly kvalitativní i kvantitativní změny v pH 7 extraktech: arginin byl u IRBC signifikantně potlačen (FC ~8, p<0,05), kdežto ornithin a citrullin byly zvýšeny. Hierarchické shlukování potvrdilo oddělení NRBC/IRBC. Integrace výsledků do Pathway Module a import biosyntetické dráhy argininu potvrdila narušení tohoto metabolického toku infikovanými buňkami. Cílená MRM analýza poskytla přesné koncentrace (pg/mL), demonstrující významný pokles argininu a nárůst citrullinu a ornithinu u IRBC.
Workflow nabízí:
Očekávané směry:
Kombinace ne-cílené LC/Q-TOF MS analýzy a cílené LC/triple kvadrupólu MRM verifikace představuje robustní workflow pro objevování a kvantifikaci metabolických změn při malárii. Přijatý postup lze obecně aplikovat v nemocničních i výzkumných laboratořích pro studium patofyziologie a hledání terapeutických cílů.
1. T. R. Sana, K. Waddell, S. M. Fischer, „A sample extraction and chromatographic strategy for increasing LC/MS detection coverage of the erythrocyte metabolome,“ J Chromatogr B, 871:314–321, 2008.
Software, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Metabolomická analýza infikovaných erytrocytů představuje důležitý přístup k porozumění biochemických změn vyvolaných parazitem Plasmodium falciparum. Kombinace ne-cílených (discovery) a cílených (confirmation) LC/MS metod umožňuje odhalit nové biomarkery infekce a současně kvantitativně ověřit konkrétní metabolické produkty, což je klíčové pro výzkum patogeneze malárie a pro možná terapeutická zacílení.
Cíle a přehled studie
Studie sledovala rozdíly v hladinách metabolitů mezi kultivovanými neinfikovanými (NRBC) a infikovanými (IRBC) červenými krvinkami při ~10% parasitemie. Hlavním cílem bylo:
- Provedení ne-cílené analýzy LC/Q-TOF MS pro detekci tisíců metabolitů.
- Statistická i vizualizační analýza dat v softwaru Mass Profiler Professional (MPP).
- Identifikace významně diferencovaných metabolitů, zejména aminokyselin argininu, citrullinu a ornithinu.
- Cílené kvantitativní ověření nálezů metodou MRM na LC/triple kvadrupólu.
Použitá metodika a instrumentace
Sample preparation:
- Extrahování metabolitů bipolárními fázemi methanol/voda/chloroform při pH 2, 7, 9.
- Filtrace (0,2 µm a 10 kDa) a sušení extraktů, resuspense ve 50:50 MeOH/H2O s 0,2% kys. octovou.
Ne-cílená analýza:
- Agilent 1200 RRLC + 6520 Q-TOF ESI (+/-) s MFE algoritmem pro detekci molekulárních funkcí.
- Import .cef do MPP pro řízený workflow: zarovnání, filtrování, PCA, Volcano plot, hierarchické shlukování.
- Identifikace přes METLIN PCD a výpočtem empirických vzorců (MFG).
Cílená analýza:
- Agilent 1200 RRLC + 6460 Triple Quadrupole s Jet Stream, analytická kolona Cogent Diamond Hydride (ANP).
- MRM přechody: arginin (175→70), citrullin (176→159), ornithin (133→116), kalibrace 0,1–1000 ng/mL.
Hlavní výsledky a diskuse
PCA a Volcano ploty prokázaly kvalitativní i kvantitativní změny v pH 7 extraktech: arginin byl u IRBC signifikantně potlačen (FC ~8, p<0,05), kdežto ornithin a citrullin byly zvýšeny. Hierarchické shlukování potvrdilo oddělení NRBC/IRBC. Integrace výsledků do Pathway Module a import biosyntetické dráhy argininu potvrdila narušení tohoto metabolického toku infikovanými buňkami. Cílená MRM analýza poskytla přesné koncentrace (pg/mL), demonstrující významný pokles argininu a nárůst citrullinu a ornithinu u IRBC.
Přínosy a praktické využití metody
Workflow nabízí:
- Vysokou detekční citlivost a šíři pokrytí metabolomu.
- Rychlé iterativní vyhledávání ve velkých datech.
- Přímou kvalifikaci (METLIN) a kvantifikaci (MRM) vybraných látek.
- Možnost aplikace na další patogenní modely či QA/QC laboratorní analýzy.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry:
- Integrace dalších ionizačních módů (APCI, nanoESI) pro zvýšení metabolické pokrytí.
- Rozšíření databází o patogen-specifické vzorce a fragmenty.
- Využití strojového učení pro automatizovanou interpretaci dat a predikci biomarkerů.
- Implementace multi-omics přístupů kombinujících metabolomiku s proteomikou a genomikou.
Závěr
Kombinace ne-cílené LC/Q-TOF MS analýzy a cílené LC/triple kvadrupólu MRM verifikace představuje robustní workflow pro objevování a kvantifikaci metabolických změn při malárii. Přijatý postup lze obecně aplikovat v nemocničních i výzkumných laboratořích pro studium patofyziologie a hledání terapeutických cílů.
Reference
1. T. R. Sana, K. Waddell, S. M. Fischer, „A sample extraction and chromatographic strategy for increasing LC/MS detection coverage of the erythrocyte metabolome,“ J Chromatogr B, 871:314–321, 2008.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
A Q-TOF Generated, Metabolomics Specific LC/MS/MS Library Facilitates Identification of Metabolites in Malaria Infected Erythrocytes
2011|Agilent Technologies|Aplikace
A Q-TOF Generated, MetabolomicsSpecific LC/MS/MS Library Facilitates Identification of Metabolites in Malaria Infected Erythrocytes Application Note Clinical Research Authors Theodore R. Sana, PhD Steven M. Fischer Cindy Lai Agilent Technologies, Inc. Santa Clara, CA, USA Dr. Sandra Chang Professor of…
Klíčová slova
library, librarymetlin, metlinnrbc, nrbcmetabolomics, metabolomicsidentification, identificationprovisionally, provisionallyirbc, irbcsearch, searchacquired, acquiredmalaria, malariareverse, reversematch, matchwere, wereprovisional, provisionalinfected
Agilent Mass Profiler Professional Software
2012|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Agilent Mass Profiler Professional Software DISCOVER THE DIFFERENCE IN YOUR DATA AGILENT MASS PROFILE PROFESSIONAL SOFTWARE THE FASTEST, EASIEST WAY TO EXPLORE RELATIONSHIPS IN COMPLEX MASS SPECTRAL DATA Welcome to Agilent Mass Profiler Professional — a Chemometrics Software Package Designed…
Klíčová slova
profiler, profilerprofessional, professionalentities, entitiesagilent, agilentbean, beananova, anovayou, youmass, massdata, dataprediction, predictionclustering, clusteringyour, youraxis, axisanalysis, analysistof
Metabolomics Batch Data Analysis Workfl ow to Characterize Differential Metabolites in Bacteria
2015|Agilent Technologies|Aplikace
Metabolomics Batch Data Analysis Workflow to Characterize Differential Metabolites in Bacteria Application Note Authors Abstract Yuqin Dai and Steven M. Fischer An accurate mass Q-TOF LC/MS workflow for discovery metabolomics was used Agilent Technologies, Inc. to study a bacterium in…
Klíčová slova
differential, differentialstationary, stationaryearly, earlybacterium, bacteriumlate, latetof, tofmetabolomics, metabolomicsprofiling, profilingprofinder, profinderdata, datampp, mppagilent, agilentfeatures, featuresworkflow, workflowbatch
Proteomics in Multi-omics Workflows Using Yeast as a Model System
2013|Agilent Technologies|Aplikace
Proteomics in Multi-omics Workflows Using Yeast as a Model System Application Note Authors Abstract Christine A. Miller, Stefan Jenkins, Pathway mapping and visualization allows protein scientists to focus research in Theodore R. Sana, and Steven M. active biological areas. Mapping…
Klíčová slova
dotp, dotpnad, naddiphosphate, diphosphateprotein, proteinnadph, nadphpathway, pathwayworkflow, workflowproteomics, proteomicstargeted, targetedproteins, proteinsexperiment, experimentoxygen, oxygenmill, millsynthetase, synthetasempp