LC-MS for detection of SARS-CoV-2 viral and host proteins
Aplikace | 2021 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Analýza vzorků z nosohltanu a plazmy u pacientů s COVID-19 pomocí LC-MS poskytuje alternativní či doplňkovou metodu k RT-PCR a antigenním testům. Cílem je jak spolehlivě potvrdit přítomnost viru, tak kvantifikovat změny v hostitelské proteomice, jež mohou sloužit jako prognostické biomarkery pro sledování závažnosti onemocnění.
Prvním cílem bylo vyvinout a validovat komplexní workflow založené na vysoce přesné hmotnostní spektrometrii (Orbitrap Fusion Lumos) a selektivním monitorování reakcí (SRM) na TSQ Altis pro detekci virových i hostitelských proteinů v plasmatických a nosohltanových vzorcích. Studie porovnala skupiny pacientů s mírnými a těžkými příznaky, aby odhalila proteiny korelující se závažností onemocnění.
Vzorky plazmy byly nejprve zbaveny vysoce abundantních proteinů, dále redukovány, alkylovány a tráveny trypsinem. Vzorky z nosohltanu byly heat-inaktivovány a proteiny precipitačně extrahovány směsí organických rozpouštědel, poté redukovány, alkylovány a tráveny.
Objevová label-free kvantifikace odhalila 1 200 proteinů v plazmě, z nichž 38 vykazovalo významné rozdíly mezi těžkými a mírnými případy. Mezi klíčové proteiny patřily angiotenzinogen (AGT), apolipoprotein B (ApoB), SERPINA3, SERPING1 a fibrinogen gamma chain (FGG), potvrzené SRM analyzami. U nosohltanových vzorků bylo detekováno 11 vysoce reprodukovatelných virových peptidů z nukleoproteinu, spike proteinu a replicase polyproteinu. SRM metody umožnily kvantifikovat i hostitelské proteiny jako LDHA a interleukin-6.
Integrace LC-MS diagnostiky do klinického prostředí bude vyžadovat standardizaci protokolů, rozšíření validace na větší kohorty a automatizaci přípravy vzorků. Další rozvoj multiplexních SRM panelů hostitelských biomarkerů by mohl umožnit včasné rozlišení rizikových skupin a sledování léčebné odpovědi.
Prezentované workflow kombinuje objevnou a cílenou proteomiku pro komplexní detekci SARS-CoV-2 a monitorování hostitelské proteomu. Ukázalo se, že SRM analýzy na triple kvadrupólu mohou spolehlivě detekovat virové peptidy i prognostické hostitelské proteiny, což rozšiřuje diagnostické i prognostické možnosti v klinickém výzkumu COVID-19.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Analýza vzorků z nosohltanu a plazmy u pacientů s COVID-19 pomocí LC-MS poskytuje alternativní či doplňkovou metodu k RT-PCR a antigenním testům. Cílem je jak spolehlivě potvrdit přítomnost viru, tak kvantifikovat změny v hostitelské proteomice, jež mohou sloužit jako prognostické biomarkery pro sledování závažnosti onemocnění.
Cíle a přehled studie / článku
Prvním cílem bylo vyvinout a validovat komplexní workflow založené na vysoce přesné hmotnostní spektrometrii (Orbitrap Fusion Lumos) a selektivním monitorování reakcí (SRM) na TSQ Altis pro detekci virových i hostitelských proteinů v plasmatických a nosohltanových vzorcích. Studie porovnala skupiny pacientů s mírnými a těžkými příznaky, aby odhalila proteiny korelující se závažností onemocnění.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky plazmy byly nejprve zbaveny vysoce abundantních proteinů, dále redukovány, alkylovány a tráveny trypsinem. Vzorky z nosohltanu byly heat-inaktivovány a proteiny precipitačně extrahovány směsí organických rozpouštědel, poté redukovány, alkylovány a tráveny.
Použitá instrumentace
- Orbitrap Fusion Lumos Tribrid MS (data-dependent acquisition, rozlišení 60 000, HCD)
- TSQ Altis triple quadrupole MS (SRM, rozlišení Q1/Q3 0,7 FWHM)
- Vanquish Flex Quaternary UHPLC (rychlá chromatografie 10 min)
- EASY-nLC 1200 nano-LC (120 min gradient) s Hypersil GOLD a Acclaim 100 C18 kolonymi
Hlavní výsledky a diskuse
Objevová label-free kvantifikace odhalila 1 200 proteinů v plazmě, z nichž 38 vykazovalo významné rozdíly mezi těžkými a mírnými případy. Mezi klíčové proteiny patřily angiotenzinogen (AGT), apolipoprotein B (ApoB), SERPINA3, SERPING1 a fibrinogen gamma chain (FGG), potvrzené SRM analyzami. U nosohltanových vzorků bylo detekováno 11 vysoce reprodukovatelných virových peptidů z nukleoproteinu, spike proteinu a replicase polyproteinu. SRM metody umožnily kvantifikovat i hostitelské proteiny jako LDHA a interleukin-6.
Přínosy a praktické využití metody
- Zvýšená specifita detekce v kombinaci s kvantitativními informacemi o hostitelských biomarkerech
- Doplňkový test k RT-PCR pro potvrzení falešných výsledků
- Rychlé rutinní SRM analýzy vhodné pro klinické laboratoře
Budoucí trendy a možnosti využití
Integrace LC-MS diagnostiky do klinického prostředí bude vyžadovat standardizaci protokolů, rozšíření validace na větší kohorty a automatizaci přípravy vzorků. Další rozvoj multiplexních SRM panelů hostitelských biomarkerů by mohl umožnit včasné rozlišení rizikových skupin a sledování léčebné odpovědi.
Závěr
Prezentované workflow kombinuje objevnou a cílenou proteomiku pro komplexní detekci SARS-CoV-2 a monitorování hostitelské proteomu. Ukázalo se, že SRM analýzy na triple kvadrupólu mohou spolehlivě detekovat virové peptidy i prognostické hostitelské proteiny, což rozšiřuje diagnostické i prognostické možnosti v klinickém výzkumu COVID-19.
Reference
- Tang Y, Schmitz JE, Persing DH, Stratton CW. Laboratory Diagnosis of COVID-19: Current Issues and Challenges. J Clin Microbiol. 2020;58(6):e00512-20.
- Suvarna K, Pai MGJ, Srivastava S, Bhattacharyya D, Hassell K. COVID-19 plasma deep proteome reveals distinct signatures in severe patients. Preprint 2021.
- Shen B, et al. Proteomic investigation reveals dominant alterations of neutrophil degranulation and mRNA translation pathways in COVID-19 patients. PLoS One. 2020;15(11):e0240012.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
A quick and robust mass spectrometry-based method for the detection of SARS-CoV-2
2021|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
TECHNICAL NOTE 000055 A quick and robust mass spectrometry-based method for the detection of SARS-CoV-2 Authors: Richard J. Gibson1, Stephanie N. Samra1, Kerry M. Hassell1, George A. Renney2, Bradley J. Hart1 1 Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, US 2…
Klíčová slova
aynvtqafgr, aynvtqafgradetqalpqr, adetqalpqrgwifgttldsk, gwifgttldskkadetqalpqr, kadetqalpqrnpannaaivlqlpqgttlpk, npannaaivlqlpqgttlpkdgiiwvategalntpk, dgiiwvategalntpkretention, retentionintensity, intensityfmol, fmolpeptide, peptidetime, timeratio, ratioarea, areamin, minpeptides
Developing a Quick and Robust Mass Spectrometry-based Method for the Detection of SARS-CoV-2
2021|Thermo Fisher Scientific|Postery
Developing a Quick and Robust Mass Spectrometry-based Method for the Detection of SARS-CoV-2 Richard J. Gibson1, Stephanie N. Samra1, Kerry M. Hassell1, George A. Renney2, Sarvesh Iyer1, Yang Pengxiang1, Luan Shen1, Bradley J. Hart1 1. Thermo Fisher Scientific, San Jose,…
Klíčová slova
fmol, fmolcovid, covidpeptides, peptidesnpannaaivl, npannaaivlqlpqgttlpk, qlpqgttlpkkadetqalpqr, kadetqalpqrnucleocapsid, nucleocapsidpeptide, peptideadetqalpqr, adetqalpqrnasal, nasalaltis, altisproteins, proteinsaynvyqafgr, aynvyqafgrgwifgt, gwifgttldsk
Targeted assay for quantification of proteins from the SARSCoV-2 coronavirus Using the SCIEX Triple Quad™ 5500+ System – QTRAP® Ready Catherine S. Lane 1, Bart Van Puyvelde2, Katleen Van Uytfanghe2, Maarten Dhaenens2 1 SCIEX, UK, 2Ghent University, Belgium SARS-CoV-2 is…
Klíčová slova
nasopharyngeal, nasopharyngealutm, utmassay, assayswabs, swabsfmol, fmolpeptide, peptideviral, viralproteins, proteinsllod, llodcoronavirus, coronavirusquantification, quantificationtargeted, targetedpeptides, peptideshealthy, healthypooled
Comprehending COVID-19: Maximizing LC-MS Detection Dynamic Range for Multiple Reaction Monitoring Based SARS-CoV-2 Analysis
2020|Waters|Aplikace
Application Note Comprehending COVID-19: Maximizing LC-MS Detection Dynamic Range for Multiple Reaction Monitoring Based SARS-CoV-2 Analysis Laurence Van Oudenhove, Jan Claereboudt, Rowan Moore, Hans Vissers, Bart Van Puyvelde, Simon Daled, Dieter Deforce, Katleen Van Uytfanghe, Steve Silvester, Sally Hannam, Donald…
Klíčová slova
mrm, mrmcov, covxevo, xevospike, spikepeptide, peptideacquity, acquitymasslynx, masslynxgeest, geestgupta, guptaleong, leongaverage, averageamount, amountresponse, responselevels, levelscoronavirus