Automated Dual Metabolite+Lipid Cell Sample Prep as a Component of an LC/HRMS-based Workflow to Elucidate the Molecular Response to Drug Treatment
Postery | 2021 | Agilent Technologies | ASMSInstrumentace
Automatizovaná příprava vzorků pro současnou extrakci polarních metabolitů a lipidů z buněk přináší významné zlepšení efektivity a konzistence v oblasti buněčné metabolomiky a lipidomiky. Tato metoda zajišťuje rychlé záchlazení a lýzu buněk za pokojové teploty, čímž minimalizuje změny v metabolickém profilu během přípravy.
Studie se zaměřila na vývoj a ověření automatizovaného postupu pro sekvenční extrakci metabolitů a lipidů z jediné vzorku lidských leukemických buněk (linie K562). Systém byl použit k analýze molekulární odpovědi na léčivo methotrexát (MTX) pomocí LC/HRMS a softwarových nástrojů pro neznámou (untargeted) analýzu.
Buňky K562 kultivované v RPMI byly ošetřeny 1 µM MTX nebo vehikulem po dobu 24 h. Lýza a zastavení metabolismu probíhala při pokojové teplotě pomocí 50% trifluoroetanolu ve vodě. Pro hodnocení výtěžnosti byly přidány standardy 13C-metabolitů a 2H-lipidů. Extrakce byla plně automatizována na platformě Agilent Bravo Liquid Handling.
Oddělovací a analytické kroky:
Obnova sloučenin:
Nefiltrovaná analýza odhalila cca 4700 rysů, z nichž 458 vykázalo statistickou významnost (≥1.5násobná změna, p<0.05). Shluková analýza ukázala ovlivnění purinové a pyrimidinové biosyntézy, aminokyselinového i TCA cyklu. Lipidomika pomocí iterativního MS/MS umožnila anotovat klíčové lipidy.
Více-omická korelační analýza v MPP odhalila silnou pozitivní korelaci L-serinu s vybranými ceramidy (r=0.92), což naznačuje propojení mezi MTX vlivem na serinovou cestu a biosyntézu ceramidů. MTX vedl k nárůstu ceramidů a acylkarnitinů a poklesu krátkých fosfatidylinositolů s akumulací prekurzorů v purinové/pyrimidinové dráze.
Vyvinuté workflow propojuje extrakci metabolitů a lipidů v rámci jediné automatizované procedury a poskytuje konzistentní, vysoce reprodukovatelné výsledky. Platforma umožňuje komplexní neznámou analýzu a odhaluje detailní molekulární změny při léčbě methotrexátem.
1. Spivia W et al. Automated Metabolite Extraction for Plasma using the Agilent Bravo Platform. Agilent Application Note 5994-0685EN, 2019.
2. Apffel A et al. A Novel Solid Phase Extraction Sample Preparation Method for Lipidomic Analysis of Human Plasma. Metabolites 2021;11(5):294.
3. Funk RS et al. Metabolomic Profiling to Identify Molecular Biomarkers of Cellular Response to Methotrexate In Vitro. Clin Transl Sci 2020;13(1):137-146.
Příprava vzorků, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika, Lipidomika
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Automatizovaná příprava vzorků pro současnou extrakci polarních metabolitů a lipidů z buněk přináší významné zlepšení efektivity a konzistence v oblasti buněčné metabolomiky a lipidomiky. Tato metoda zajišťuje rychlé záchlazení a lýzu buněk za pokojové teploty, čímž minimalizuje změny v metabolickém profilu během přípravy.
Cíle a přehled studie
Studie se zaměřila na vývoj a ověření automatizovaného postupu pro sekvenční extrakci metabolitů a lipidů z jediné vzorku lidských leukemických buněk (linie K562). Systém byl použit k analýze molekulární odpovědi na léčivo methotrexát (MTX) pomocí LC/HRMS a softwarových nástrojů pro neznámou (untargeted) analýzu.
Použitá metodika a instrumentace
Buňky K562 kultivované v RPMI byly ošetřeny 1 µM MTX nebo vehikulem po dobu 24 h. Lýza a zastavení metabolismu probíhala při pokojové teplotě pomocí 50% trifluoroetanolu ve vodě. Pro hodnocení výtěžnosti byly přidány standardy 13C-metabolitů a 2H-lipidů. Extrakce byla plně automatizována na platformě Agilent Bravo Liquid Handling.
Oddělovací a analytické kroky:
- Reverzní fázová LC (+/-) pro lipidy a iontově párující RP-LC (-) pro polaritu.
- Analýza na Agilent 6546 LC/Q-TOF.
- Softwarové nástroje: MassHunter Quantitative Analysis, Profinder, Lipid Annotator, Mass Profiler Professional (MPP), METLIN spektrální knihovna.
Hlavní výsledky a diskuse
Obnova sloučenin:
- Polarické metabolity: 87 % sloučenin s výtěžností 90–110 %, průměrný RSD 5.9 % (93 % <10 %).
- Lipidy: různé objemy spike-in, průměrný RSD 6.4 %, všechny třídy lipidů <10 %.
Nefiltrovaná analýza odhalila cca 4700 rysů, z nichž 458 vykázalo statistickou významnost (≥1.5násobná změna, p<0.05). Shluková analýza ukázala ovlivnění purinové a pyrimidinové biosyntézy, aminokyselinového i TCA cyklu. Lipidomika pomocí iterativního MS/MS umožnila anotovat klíčové lipidy.
Více-omická korelační analýza v MPP odhalila silnou pozitivní korelaci L-serinu s vybranými ceramidy (r=0.92), což naznačuje propojení mezi MTX vlivem na serinovou cestu a biosyntézu ceramidů. MTX vedl k nárůstu ceramidů a acylkarnitinů a poklesu krátkých fosfatidylinositolů s akumulací prekurzorů v purinové/pyrimidinové dráze.
Přínosy a praktické využití metody
- Kompatibilita s automatizací a vysokou propustností.
- Jednotná extrakce metabolomiky a lipidomiky z jednoho vzorku zabraňující variability.
- Možnost přímé multi-omické integrace pro hlubší biologickou interpretaci.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Důsledná integrace s dalšími omickými platformami (proteomika, transkriptomika).
- Rozšíření do klinické analýzy a personalizované medicíny.
- Další automatizace celého workflow včetně bunkové kultivace a dávkování činidel.
- Využití v QA/QC laboratořích a farmaceutickém výzkumu pro rychlé hodnocení účinků léčiv.
Závěr
Vyvinuté workflow propojuje extrakci metabolitů a lipidů v rámci jediné automatizované procedury a poskytuje konzistentní, vysoce reprodukovatelné výsledky. Platforma umožňuje komplexní neznámou analýzu a odhaluje detailní molekulární změny při léčbě methotrexátem.
Reference
1. Spivia W et al. Automated Metabolite Extraction for Plasma using the Agilent Bravo Platform. Agilent Application Note 5994-0685EN, 2019.
2. Apffel A et al. A Novel Solid Phase Extraction Sample Preparation Method for Lipidomic Analysis of Human Plasma. Metabolites 2021;11(5):294.
3. Funk RS et al. Metabolomic Profiling to Identify Molecular Biomarkers of Cellular Response to Methotrexate In Vitro. Clin Transl Sci 2020;13(1):137-146.
Podobná PDF
Lipid Profiling Workflow Demonstrates Disrupted Lipogenesis Induced with Drug Treatment in Leukemia Cells
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Lipidomics Lipid Profiling Workflow Demonstrates Disrupted Lipogenesis Induced with Drug Treatment in Leukemia Cells Using an Agilent 6546 LC/Q-TOF and MassHunter Lipid Annotator Software Authors Mark Sartain, Genevieve Van de Bittner, and Sarah Stow Agilent Technologies, Inc. Santa…
Klíčová slova
bap, baplipid, lipidvehicle, vehiclelipidomics, lipidomicsannotator, annotatordecreased, decreasedwere, werempa, mpabez, beziterative, iterativenonhydroxyfatty, nonhydroxyfattyaml, amlmpp, mpptreatment, treatmentfeature
An Automated, Combined Workflow for Extracting Polar Metabolites and Lipids from Mammalian Cells
2020|Agilent Technologies|Postery
An Automated, Combined Workflow for Extracting Polar Metabolites and Lipids from Mammalian Cells Introduction Cell Sample Preparation is Difficult, Time-Consuming, and Error-Prone Challenges in Mammalian Cell Sample Preparation • Cold liquids (i.e. liquid nitrogen) used for fast metabolic quenching are…
Klíčová slova
quenching, quenchingmammalian, mammalianlipid, lipidmetabolism, metabolismmetabolite, metaboliteroom, roomworkflow, workflowliquid, liquidspe, spesequential, sequentiallipids, lipidstemperature, temperaturemetabolites, metabolitescollection, collectionpolar
Illuminating the Cellular and Molecular Response to Drug Treatment by Combining Bioenergetic Measurements with LC/MS Omics
2024|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Metabolomics/Lipidomics Illuminating the Cellular and Molecular Response to Drug Treatment by Combining Bioenergetic Measurements with LC/MS Omics Agilent Seahorse XF Pro analyzer Agilent NovoCyte flow cytometer Agilent MassHunter Explorer software Agilent Revident LC/Q-TOF Authors Mark Sartain, Genevieve Van…
Klíčová slova
seahorse, seahorsenovocyte, novocytemitochondrial, mitochondrialagilent, agilentrevident, revidentatp, atpcytometer, cytometercell, cellnovosampler, novosamplermetabolic, metaboliccells, cellswere, weretof, tofglycolysis, glycolysisexplorer
Accelerate Your Research with Advanced Omics Solutions
2018|Agilent Technologies|OstatníPrezentace
Accelerate Your Research with Advanced Omics Solutions Christine Miller Omics Market Manager ASMS 2018 ASMS 2018 For Research Use Only. Not for use in diagnostic procedures. Biology Is Integrated Multi-omics increases biological understanding DNA RNA Protein Metabolite • Master program…
Klíčová slova
pathway, pathwayatp, atpproteomics, proteomicsagilent, agilentomics, omicsarchitect, architectskyline, skylineanalysis, analysismpp, mpppcdl, pcdlpathways, pathwaysprofiler, profilermetabolomics, metabolomicsflux, fluxtof