4D-Lipidomics™ workflow for increased throughput
Aplikace | 2021 | BrukerInstrumentace
Profilování lipidů v komplexních extraktech je klíčové pro biochemii, klinický výzkum i průmyslovou kontrolu kvality. Vysoká strukturální různorodost, výskyt isobarických a izomerických forem a široký dynamický rozsah koncentrací představují významné analytické výzvy. Využití čtyřrozměrných dat (m/z, retence, iontová mobilita, intenzita) společně s moderní hmotnostní spektrometrií zvyšuje selektivitu, spolehlivost identifikace a propustnost analýzy lipidů.
Cílem studie bylo představit integrovaný 4D-Lipidomics workflow, který kombinuje ultrarychlou chromatografii, PASEF akvizici s měřením CCS hodnot a pokročilé softwarové nástroje pro pravidlovou anotaci. Workflow bylo demonstrováno na referenční plazmě SRM 1950 a hodnoceny byly parametry jako fragmentační pokrytí, počet identifikovaných lipidů a reprodukovatelnost při různých délkách LC gradientů.
Lipidové extrakty z plazmy SRM 1950 byly připraveny metodou založenou na MTBE. Extrakty se rozpouštěly v methanol:dichlormethan (9:1) a injikovaly do RP-UHPLC s gradienty délky 20, 10 a 5 minut. Čtyřrozměrná data byla získána režimem PASEF na instrumentech timsTOF Pro a timsTOF fleX. Zpracování zahrnovalo algoritmus T-ReX 4D, CCSPredict pro předpověď CCS, pravidlovou anotaci a knihovnu LipidBlast v softwaru MetaboScape 2021b. Validace anotací využívala 4D Kendrickovy masové defektové ploty.
Workflow dosahuje MS/MS pokrytí více než 65 % fragmentovaných prekurzorů při jediné injekci. S 20min gradientem bylo identifikováno 362 unikátních lipidů, přičemž i v nejrychlejším 5min gradientu zůstalo 271 (~75 %) druhů. CCS hodnoty vykazují vynikající korelaci mezi různými délkami gradientů (R2 > 0,998) a nezávisí na chromatografických podmínkách, což z nich činí spolehlivý kvalifikátor. 4D Kendrickovy defektové ploty usnadňují odhalení potenciálních falešných anotací a chybějících lipidů. Prostorová distribuce lipidových tříd v m/z vs. CCS prostoru potvrdila konzistentní trendy a robustnost metody. Integrace s MALDI Imaging pomocí SpatialOMx workflow umožnila mapování identifikovaných lipidů v tkáňových vzorcích.
Očekává se další zkrácení doby analýzy při zachování detailního pokrytí lipidů, rozšíření CCS knihoven a aplikace strojového učení pro rychlejší a přesnější anotaci. Kombinace 4D-Lipidomics s dalšími omickými přístupy a in vivo zobrazováním nabídne komplexnější pohled na metabolické cesty a patologické mechanismy v klinických a biologických studiích.
Prezentovaný 4D-Lipidomics workflow spojuje rychlou chromatografii, PASEF akvizici a CCS-aware softwarovou anotaci pro efektivní a spolehlivou analýzu komplexních lipidových extraktů. Studie prokázala vysokou reprodukovatelnost, široké pokrytí lipidových tříd a vhodnost pro vysokoprodukční aplikace.
Iontová mobilita, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníLipidomika
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Profilování lipidů v komplexních extraktech je klíčové pro biochemii, klinický výzkum i průmyslovou kontrolu kvality. Vysoká strukturální různorodost, výskyt isobarických a izomerických forem a široký dynamický rozsah koncentrací představují významné analytické výzvy. Využití čtyřrozměrných dat (m/z, retence, iontová mobilita, intenzita) společně s moderní hmotnostní spektrometrií zvyšuje selektivitu, spolehlivost identifikace a propustnost analýzy lipidů.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo představit integrovaný 4D-Lipidomics workflow, který kombinuje ultrarychlou chromatografii, PASEF akvizici s měřením CCS hodnot a pokročilé softwarové nástroje pro pravidlovou anotaci. Workflow bylo demonstrováno na referenční plazmě SRM 1950 a hodnoceny byly parametry jako fragmentační pokrytí, počet identifikovaných lipidů a reprodukovatelnost při různých délkách LC gradientů.
Použitá metodika
Lipidové extrakty z plazmy SRM 1950 byly připraveny metodou založenou na MTBE. Extrakty se rozpouštěly v methanol:dichlormethan (9:1) a injikovaly do RP-UHPLC s gradienty délky 20, 10 a 5 minut. Čtyřrozměrná data byla získána režimem PASEF na instrumentech timsTOF Pro a timsTOF fleX. Zpracování zahrnovalo algoritmus T-ReX 4D, CCSPredict pro předpověď CCS, pravidlovou anotaci a knihovnu LipidBlast v softwaru MetaboScape 2021b. Validace anotací využívala 4D Kendrickovy masové defektové ploty.
Použitá instrumentace
- UHPLC systém Elute (Bruker) s kolonkou YMC Triart C18 (100×2,1 mm, 1,9 µm)
- timsTOF Pro a timsTOF fleX (Bruker Daltonik)
- ESI zdroj Apollo II
- Akviziční režim PASEF (100 ms ramp time, 2 rampy/cyklus)
- Software MetaboScape 2021b s moduly T-ReX 4D, CCSPredict, rule-based annotation a knihovna LipidBlast
Hlavní výsledky a diskuse
Workflow dosahuje MS/MS pokrytí více než 65 % fragmentovaných prekurzorů při jediné injekci. S 20min gradientem bylo identifikováno 362 unikátních lipidů, přičemž i v nejrychlejším 5min gradientu zůstalo 271 (~75 %) druhů. CCS hodnoty vykazují vynikající korelaci mezi různými délkami gradientů (R2 > 0,998) a nezávisí na chromatografických podmínkách, což z nich činí spolehlivý kvalifikátor. 4D Kendrickovy defektové ploty usnadňují odhalení potenciálních falešných anotací a chybějících lipidů. Prostorová distribuce lipidových tříd v m/z vs. CCS prostoru potvrdila konzistentní trendy a robustnost metody. Integrace s MALDI Imaging pomocí SpatialOMx workflow umožnila mapování identifikovaných lipidů v tkáňových vzorcích.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá analýza s vysokým pokrytím lipidových tříd vhodná pro fenomiku a rozsáhlé kohortové studie
- CCS-aware anotace zvyšuje důvěryhodnost identifikací lipidů
- Automatizované pracovní postupy v MetaboScape zkracují dobu zpracování velkých datových souborů
- Možnost propojení s prostorovým zobrazováním v MALDI Imaging
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další zkrácení doby analýzy při zachování detailního pokrytí lipidů, rozšíření CCS knihoven a aplikace strojového učení pro rychlejší a přesnější anotaci. Kombinace 4D-Lipidomics s dalšími omickými přístupy a in vivo zobrazováním nabídne komplexnější pohled na metabolické cesty a patologické mechanismy v klinických a biologických studiích.
Závěr
Prezentovaný 4D-Lipidomics workflow spojuje rychlou chromatografii, PASEF akvizici a CCS-aware softwarovou anotaci pro efektivní a spolehlivou analýzu komplexních lipidových extraktů. Studie prokázala vysokou reprodukovatelnost, široké pokrytí lipidových tříd a vhodnost pro vysokoprodukční aplikace.
Reference
- Züllig et al. Mass Spectrom. Rev. 2020; DOI:10.1002/mas.21627
- Mann et al. Mol. Cell Proteomics. 2018;17(12):2534–2545. DOI:10.1074/mcp.TIR118.000900
- Matyash et al. J. Lipid Res. 2008;49:1137–1146
- Liebisch et al. J. Lipid Res. 2020;61:1539–1555
- Tsugawa et al. Nat. Biotechnol. 2020;38:1159–1163
- Hayen et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2018;32:981–991
- Hayen et al. Anal. Chem. 2021;93(4):2135–2143
- Helmer et al. Anal. Chem. 2021
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
CCS-aware SpatialOMx® enables highly confident and automatic lipid annotations with regiospecific context
2021|Bruker|Aplikace
Intensity (arb. unit) 132% 0% 100% PS 38:1 m/z 816.5747 ± 0.0122 1/K0 1.433 ± 0.01 Intensity (arb. unit) Mobility [1/K0] 136% 0% 100% PE 20:1_22:6 m/z 816.5517 ± 0.0122 1/K0 1.404 ± 0.01 m/z 1 mm CCS-aware SpatialOMx® enables…
Klíčová slova
ccs, ccsmaldi, maldispatialomx, spatialomximaging, imagingaware, awareannotation, annotationmobility, mobilitytims, timsannotated, annotatedannotations, annotationspasef, pasefbucket, bucketlipid, lipidsegmentation, segmentationlipids
Investigating the increased lifespan in C. elegans daf-2 mutants by 4D-Lipidomics
2019|Bruker|Aplikace
Investigating the increased lifespan in C. elegans daf-2 mutants by 4D-Lipidomics The small nematode Caenorhabditis elegans is one of the premier biomedical model organisms and employed in many aspects of basic and applied science Introduction Typical application areas for C.…
Klíčová slova
ccs, ccslipid, lipidcharacteristic, characteristicnegative, negativevalues, valuespasef, paseflipids, lipidsmetaboscape, metaboscapetimstof, timstoflipidblast, lipidblastccspredict, ccspredictpositive, positivespectra, spectrawild, wildassignment
Using Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF) to speed up untargeted 4D lipidomics LC-MS/MS workflows
2019|Bruker|Aplikace
Using Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF) to speed up untargeted 4D lipidomics LC-MS/MS workflows The search for new and validated biomarkers is of particular interest in clinical areas like oncology [1, 2] or neurology [3]. As lipids play an important…
Klíčová slova
pasef, pasefintensity, intensitybruker, brukermobility, mobilityccspredict, ccspredicttimstof, timstoflipids, lipidslipid, lipidelute, elutespiked, spikedwere, wereuhplc, uhplcapproach, approachfeaturing, featuringpro
Novel MALDI Imaging solution empowered by a timsTOF fleX and dedicated bioinformatics pipeline for identification of lipids from tissue
2019|Bruker|Aplikace
Novel MALDI Imaging solution empowered by a timsTOF fleX and dedicated bioinformatics pipeline for identification of lipids from tissue MALDI Imaging spectra can be used to investigate how compounds are localized across tissue samples. In this application note, we present…
Klíčová slova
scils, scilsimaging, imagingmaldi, malditimstof, timstofflex, flexmetaboscape, metaboscapetissue, tissueannotations, annotationslab, labannotation, annotationbruker, brukerdata, dataroi, roiannotated, annotatedmolecules