DIAGNOSTIKA VYBRANÝCH DĚDIČNÝCH METABOLICKÝCH PORUCH TANDEMOVOU HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIÍ S VYUŽITÚM MODERNÍCH IONIZAČNÍCH TECHNIK

Význam tématu

Analýza dědičných metabolických poruch metodou tandemové hmotnostní spektrometrie s atmosférickou tlakovou ionizací představuje zásadní průlom v neonatálním screeningu. Včasná detekce poruch metabolismu mastných kyselin, aminokyselin, organických a žlučových kyselin či purinů a pyrimidinů umožňuje zahájit léčbu dříve, než dojde k nevratným poškozením orgánů a tkání.

Cíle a přehled studie / článku

Recenze shrnuje vývoj a uplatnění moderních ionizačních technik ESI a APCI spojených s dvojitým kvadrupólovým analyzátorem (MS/MS) při diagnostice dědičných metabolických poruch. Popisuje biochemické základy poruch, analyty diagnostického významu, postupy odběru a přípravy vzorků, přístrojové uspořádání i způsoby vyhodnocení získaných dat.

Použitá metodika a instrumentace

Pro screening se využívá krev na filtračním papíru i tekuté vzorky (plazma, moč). Příprava zahrnuje extrakci analytů vodou či směsí organických rozpouštědel, sušení, derivatizaci na butylestery a ředění vhodným elučním roztokem. Separace se provádí zejména vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií na C-18 kolonách nebo kapilární elektroforézou spojenou s ESI. Detekční sestava tvoří tandemový kvadrupól (Q1–Q2–Q3) v režimech SRM, produktového iontového skenu a skenu neutrálních ztrát. Kvan­tifikace probíhá pomocí isotopově značených vnitřních standardů.

Hlavní výsledky a diskuse

Systémy ESI/MS/MS a APCI/MS/MS umožňují spolehlivě stanovit acylkarnitiny, aminokyseliny, acylglyciny a další organické a žlučové kyseliny v náročných matricích. Metoda dokáže detekovat desítky až stovky vzorků za den. Nahrazuje tradiční GC/MS pro řadu analytů s vyšší chemickou polaritou a minimalizuje nároky na složitou přípravu vzorků. Implementace protektorovaného odběru na filtračním papíru zjednodušuje logistiku a zvyšuje stabilitu analytů.

Přínosy a praktické využití metody

• Včasná a hromadná diagnostika novorozenců v rámci screeningových programů.
• Vysoká selektivita a citlivost při stanovování komplexních vzorků (krev, plazma, moč, žluč).
• Automatizace odběru a vyhodnocení dat s minimem manuálních zásahů.
• Možnost paralelní analýzy více tříd metabolitů v jednom běhu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Do budoucna lze očekávat rozšíření CE-MS metod pro minimalizaci spotřeby vzorku a rozpouštědel, širší nasazení vysoce rozlišovací hmotnostní spektrometrie, integraci pokročilých bioinformatických nástrojů pro automatickou interpretaci výsledků a globální rozšíření povinných screeningových programů dědičných metabolických poruch.

Závěr

Moderní ionizační techniky ESI a APCI v tandemu s kvadrupólovým analyzátorem zásadně zefektivnily diagnostiku dědičných metabolických poruch. Metoda nabízí vysokou průchodnost vzorků, výbornou selektivitu, široký rozsah detekovaných analytů a stala se standardem v neonatálním screeningu a laboratorní diagnostice.

Reference

1. Rashed M. S., Bucknall M. P., Little D., Awad A., Jacob M., Alamoudi M., Alwattar M., Ozand P. T.: Clin. Chem. 43, 1129 (1997).
2. Chace D. H.: Chem. Rev. 101, 445 (2001).
3. Bauer M. F., Gempel K., Hofmann S., Jaksch M., Philbrook C., Gerbitz K.: Clin. Chem. Lab. Med. 37, 855 (1999).
4. Wanders R. J. A., Vreken P., den Boer M. E. J., Wijburg F. A., van Gennip A. H., Ijlst L.: J. Inherited Metab. Dis. 22, 442 (1999).
5. Albers S., Marsden D., Quackenbush E., Stark A. R., Levy H. L., Irons M.: Pediatrics 107, e103 (2001).
6. Vianey-Saban C., Guffon N., Delolne F., Guibaud P., Mathieu M., Divry P.: J. Inherited Metab. Dis. 20, 411 (1997).
7. Vreken P., van Lint A. E. M., Bootsma A. H., Overmars H., Wanders R. J. A., van Gennip A. H.: J. Inherited Metab. Dis. 22, 302 (1999).
8. Chace D. H., Hillman S. L., Van Hove J. L. K., Naylor E. W.: Clin. Chem. 43, 2106 (1997).
9. Clayton P. T., Doig M., Ghafari S., Meaney C., Taylor C., Leonard J. V., Morris M., Johnson A. W.: Arch. Dis. Child. 79, 109 (1998).
10. Chace D. H., DiPerna J. C., Mitchell B. L., Sgroi B., Hofman L. F., Naylor E. W.: Clin. Chem. 47, 1166 (2001).
11. Johnson D. W.: J. Inherited Metab. Dis. 23, 475 (2000).
12. Van Hove J. L. K., Kahler S. G., Feezor M. D., Ramakrishna J. P., Hart P., Treem W. R., Shen J.-J., Matern D., Millington D. S.: J. Inherited Metab. Dis. 23, 571 (2000).
13. Murray R. K., Granner D. K., Mayes P. A., Rodwell V. W.: Harperova biochemie. H&H, Jinočany 1998.
14. Tuchman M., McCann M. T.: Clin. Chem. 45, 571 (1999).
15. Chace D. H., Sherwin J. E., Hillman S. L., Lorey F., Cunningham G. C.: Clin. Chem. 44, 2405 (1998).
16. Chace D. H., Millington D. S., Terada N., Kahler S. G., Roe C. R., Hofman L. F.: Clin. Chem. 39, 66 (1993).
17. Chace D. H., Hillman S. L., Millington D. S., Kahler S. G., Roe C. R., Naylor E. W.: Clin. Chem. 41, 62 (1995).
18. Buchanan D. N., Muenzer J., Thoene J. G.: J. Chromatogr. 534, 1 (1990).
19. Ito T., Kidouchi K., Sugiyama N., Kajita M., Chiba T., Niwa T., Wada Y.: J. Chromatogr., B: Biomed. Appl. 670, 317 (1995).
20. He T., Quinn D., Fu E., Wang Y. K.: J. Chromatogr., B: Biomed. Appl. 727, 43 (1999).
21. Rashed M. S., Ozand P. T., Harrison M. E., Watkins P. J. F., Evans S.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 8, 129 (1994).
22. Magera M. J., Helgeson J. K., Matern D., Rinaldo P.: Clin. Chem. 46, 1804 (2000).
23. Ito T., van Kuilenburg A. B. P., Bootsma A. H., Haasnoot A. J., van Cruchten A., Wada Y., van Gennip A. H.: Clin. Chem. 46, 445 (2000).
24. Evans J. E., Ghosh A., Evans B. A., Natowicz M. R.: Biol. Mass Spectrom. 22, 331 (1993).
25. Bootsma A. H., Overmars H., van Rooij A., van Lint A. E. M., Wanders R. J. A., van Gennip A. H., Vreken P.: J. Inherited Metab. Dis. 22, 307 (1999).
26. Libert R., Hermans D., Draye J.-P., van Hoof F., Sokal E., de Hoffmann E.: Clin. Chem. 37, 2102 (1991).
27. Lemonde H. A., Johnson A. W., Clayton P. T.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 13, 1159 (1999).
28. van Lenthe H., van Kuilenburg A. B. P., Ito T., Bootsma A. H., van Cruchten A., Wada Y., van Gennip A. H.: Clin. Chem. 46, 1916 (2000).
29. Hill J. B., Palmer P.: Clin. Chem. 15, 381 (1969).