HPST ChromAtoMol #3 - časopis nejen pro analytické laboratoře

Význam tématu

Vydání časopisu ChromAtoMol #3 představuje řadu moderních analytických přístupů pro řešení běžných i náročných úloh v oblasti elementární, separační a molekulární analýzy. Výrazně se zaměřuje na eliminaci interferencí v ICP-OES, nové režimy ICP-MS/MS, postupy pro kvalitativní a kvantitativní analýzu miRNA, proteomickou přípravu vzorků, hyphenované techniky kapilární elektroforézy s MS i aplikace LC-MS Q-TOF pro cílený screening či necílené srovnávací studie. Nechybí ani přístrojové novinky v oblasti autotómní SPE, static headspace GC/MS se zdrojem HES, biofarmaceutické nástroje pro tvorbu vlastních vektorů a praktické workshopy.

Cíle a přehled obsahu časopisu

• Účinná korekce pozadí v ICP-OES pomocí softwarové dekonvoluce FACT
• Odstraňování interferencí v ICP-MS/MS (ICP/QQQ 8800) v režimech on-mass a mass-shift
• Agilent miRNA microarrays pro studium genové regulace
• Praktický workshop CGH microarray analýzy
• SureVector: výkonný systém pro rychlé klonování a expresi
• Imunodeplece plodové vody k odhalení nízko zastoupených proteinů
• Kapilární elektroforéza spojená s hmotnostní spektrometrií
• Automatizovaná SPE řešení pro paralelní čištění vzorků
• Cílený screening a necílená LC/MS Q-TOF analýza známých i neznámých látek
• Optimalizace chromatografie bazických sloučenin na HPLC kolonách Poroshell HPH
• Static headspace GC/MSD s novým iontovým zdrojem HES pro citlivou detekci VOC
• Přehled aplikovaných školení a kontaktů HPST

Použitá metodika a instrumentace

• ICP-OES Agilent 5100 s funkcí FACT pro softwarovou dekonvoluci přesahujících emisních píků
• ICP-MS/MS Agilent 8800 (ICP/QQQ) v režimech on-mass, mass-shift, precursor/product ion scan
• Agilent 2100 Bioanalyzer a SurePrint Inkjet miRNA microarrays
• CGH microarray ISCA 8×60K, hybridizace a skenování na SureScan Microarray Scanner
• SureVector klonovací systém pro expresi v bakteriích, kvasinkách i savčích buňkách
• MARS immunodepletion kolony pro odstranění vysoce zastoupených proteinů z plodové vody
• CE-ESI-MS spojení kapilární elektroforézy s Agilent QQQ a Q-TOF
• Automatizované SPE systémy Extrahera, SmartPrep a SPE-DEX 4790
• UHPLC-qTOF Agilent 6545 s databázovými knihovnami a softwary MassHunter a Mass Profiler
• HPLC s pH-stabilními Poroshell HPH-C18/C8 kolony
• Static headspace sampler 7697A, GC 7890B, MSD 5977B s HES zdrojem

Hlavní výsledky a diskuse

• FACT softwarová korekce v ICP-OES dokáže matematicky rozdělit pík analytu a interferentu s přesností <2 % RSD
• ICP-MS/MS Agilent 8800 účinně odstraňuje spektrální interference rutinně i v složitých matricích, nízké detekční limity prvků As, Se, S, Ti, Hg aj.
• miRNA microarrays vykazují vysokou reprodukovatelnost a specifitu; kvalitativní i kvantitativní analýza z pouhých 100 ng total RNA
• GC-CGH workshop ukázal kompletní workflow od značení DNA po vyhodnocení CytoGenomics Software
• SureVector umožňuje sestavit plazmid ze segmentů během 20 minut; rychlejší než tradiční klonování
• Imunodeplece MARS kolony snižuje obsah vysoce zastoupených proteinů v plodové vodě o 90 % a umožňuje analýzu nových biomarkerů předčasného porodu
• CE-ESI-MS s orthogonálním sprejem a tenzidy/fluorovanými kyselinami rozšiřuje aplikace na polární i nepolární látky a nanočástice
• SPE přístroje zvyšují reprodukovatelnost přípravy vzorků i v paralelních 96-well konfiguracích
• LC/MS Q-TOF screening v režimu Auto MS/MS i All Ions MS/MS zpřesňuje identifikaci známých látek i necílené porovnávání vzorků
• Poroshell HPH kolony s organickou úpravou pojí dlouhodobou pH stabilitu až do pH 11 s rychlou analýzou bazických látek
• GC/MSD 5977B se zdrojem HES dosahuje detekčních limitů VOC v řádu 0,002–0,015 μg/L při výborné stabilitě po 2 000 nástřiků

Přínosy a praktické využití metody

Všechny představené technologie řeší reálné problémy analytické praxe – od rutinních QA/QC stanovení stopových kovů a VOC až po výzkum nových biomarkerů či detailní zkoumání genové exprese. Softwarová korekce FACT i tandemové MS/MS eliminuje falešné výsledky bez složitých meziprvkových kalibrací, microarrays a CE-MS otvírají pole molekulárních a klinických studií, automatizované SPE a stabilní HPLC kolony šetří čas a zajišťují robustní výsledky, nové zdroje i hyphenované techniky GC/MS a LC/MS-Q-TOF zvyšují citlivost a rozlišovací schopnost analýz.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další vývoj softwarové korekce spekter a implementace umělé inteligence pro rychlejší vyhodnocení ICP-OES a ICP-MS dat
• Rozšíření tandemových MS/MS režimů pro nové prvky a speciační analýzy v environmentálních i biomedicínských matricích
• Zavádění multi-omics přístupů (integrovaná analýza genomiky, transkriptomiky, proteomiky a metabolomiky) s pomocí hyphenovaných technik
• Miniaturizace a zrychlení workflows: automatizované kroky přípravy vzorků, rychlé clonovací systémy a on-site detekce
• Nové materiály pro HPLC kolony umožní ještě širší pH rozsah a odolnost proti agresivním matricím
• Pokročilé iontové zdroje a vysokorychlostní MS detektory pro real-time monitoring toxických sloučenin či biomarkerů

Závěr

Číslo 3 časopisu ChromAtoMol přináší komplexní přehled aktuálních hi-tech řešení, která pomáhají řešit složité analytické úlohy s vyšší přesností, citlivostí i efektivitou. Díky kombinaci špičkových přístrojů, inovativních chemických řešení a výkonného softwaru lze dosahovat spolehlivých výsledků napříč obory od environmentální kontroly po klinický výzkum a biofarmaceutiku. Představené metody a instrumentace je možné ihned implementovat v rutinní praxi i ve výzkumných laboratořích.

Reference

Carthew R.W., Sontheimer E.J.: Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs. Cell 2009, 136, 642–655.
Mestdagh P. et al.: Evaluation of quantitative miRNA expression platforms in the microRNA quality control (miRQC) study. Nat. Methods 2014, 11, 809–815.
Tu C. et al.: Depletion of abundant plasma proteins and limitations of plasma proteomics. J. Proteome Res. 2010, 9, 4982–4991.
Tambor V. et al.: Amniotic fluid cathelicidin in PPROM pregnancies. PloS One 2012, 7, e41164.
Wolters D.A., Washburn M.P., Yates J.R.: An automated multidimensional protein identification technology for shotgun proteomics. Anal. Chem. 2001, 73, 5683–5690.