Simplifying Natural Product Analysis with Data- Independent Acquisition Workflow

Význam tématu

Studium přírodních produktů je klíčové pro objev nových farmakologicky aktivních látek. Pro komplexní pokrytí chemického složení vzorků je nezbytné využít pokročilé metody hmotnostní spektrometrie. Metoda data-independent acquisition (DIA) poskytuje úplnější přehled fragmentačních dat bez předchozích znalostí cílových prekurzorů, čímž minimalizuje riziko vynechání neznámých sloučenin.

Cíle a přehled studie

Cílem článku je představit pracovní postup pro analýzu přírodních extraktů na systému Shimadzu LCMS-9030 Q-TOF v režimu DIA a ukázat, jak lze šetřit čas při zpracování dat pomocí softwaru LabSolutions Insight Explore. Jako modelový vzorek byl použit extrakt z Aconitum carmichaeli.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorku bylo 500 mg sušených částí Aconitum carmichaeli extrahováno v 70% methanolu, filtrované přes 0,2 μm injekční filtr a injikovány do LCMS.

• Chromatografie: Shimadzu Nexera X2 s kolonkou Velox C18 (2,1×100 mm, 2,7 μm), teplota 40 °C, mobilní fáze voda s 0,1% kyseliny mravenčí (A) a acetonitril (B), gradient od 5 do 95 % B během 23,5 min, průtok 0,4 mL/min.
• Hmotnostní spektrometrie: Shimadzu LCMS-9030 Q-TOF v režimu DIA, rozsah prekurzorů m/z 100–1000, šířka izolačního okna 20 m/z, rozptyl kolizní energie 15–55 eV, snímkování až 100 Hz. Parametry ESI: N2 sušící plyn 10 L/min, nebulizační plyn 3 L/min, zahřívací plyn 10 L/min, teploty 400 °C, 250 °C a 300 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Using režimu DIA s následným zpracováním v Insight Explore bylo detekováno 5150 komponent v čase 0–12 min a identifikováno 260 unikátních prekurzorů. Jako příklad byla zkonstatována sloučenina s m/z 454,2797, která byla dekonvolucí a porovnáním s NIST 2020 databází přiřazena k alkaloidu fuzilin s match skóre 89 a přiřazovacím skóre 88. Struktura fragmentů byla potvrzena in-silico fragmentační analýzou.

Přínosy a praktické využití metody

• Režim DIA zvyšuje obsáhlost pokrytí metabolitů a snižuje riziko opomenutí slabě zastoupených sloučenin.
• Software Insight Explore zjednodušuje dekonvoluci dat, predikci formulí, screening podezřelých sloučenin a identifikaci pomocí lokálních i veřejných knihoven.
• Rychlá průchodnost dat a integrované nástroje umožňují efektivní workflow pro objev nových bioaktivních látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj algoritmů pro zpracování DIA dat s vyšší automatizací a umělou inteligencí. Rozšíření databází MS/MS spekter přírodních produktů a hlubší integrace in-silico fragmentace umožní přesnější a rychlejší identifikaci nových sloučenin. Kombinace DIA s iontovou mobilitou a ortogonálními technikami separace přinese další zlepšení selektivity a citlivosti.

Závěr

Implementace režimu DIA na systému Shimadzu LCMS-9030 Q-TOF a použití softwaru LabSolutions Insight Explore poskytují robustní a efektivní workflow pro analýzu komplexních přírodních extraktů. Metoda umožňuje široké pokrytí analytů, snadnou identifikaci známých i neznámých sloučenin a je vhodná pro výzkum nových farmaceuticky zajímavých přírodních produktů.

Reference

1. Chua Chun Kiang, Udi Jumhawan, Chia Shao Hua, Doriane Toinon: Simplifying Natural Product Analysis with Data-Independent Acquisition Workflow. Shimadzu Application News 04-JMST-207-EN, 2021.
2. NIST 2020 MS/MS Database.