Be sure, today and tomorrow— LC-MS in clinical research
Technické články | 2019 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Liquid chromatography–mass spectrometry (LC-MS) se stala zásadní metodou v klinickém výzkumu díky vysoké selektivitě, citlivosti a schopnosti kvantifikovat stopová množství biologicky aktivních látek v komplexních vzorcích. Převyšuje tradiční imunochemické metody v přesnosti a specifitě, umožňuje diferenciaci izobarických sloučenin a dosažení nízkých detekčních limitů pro klinicky významné analyty, jako jsou steroidní hormony, vitaminy či terapeutické léky.
Cílem bílého papíru je představit historický vývoj a současné trendy instrumentace LC-MS v klinických laboratořích, porovnat hlavní typy MS detektorů (Triple Quadrupole QqQ vs. High-Resolution Accurate Mass HRAM) a ukázat výhody, omezení a potřebné postupy pro implementaci v praxi. Text shrnuje klíčové fáze R&D, typy ionizačních technik, nuance workflow, problémy s iontovým potlačením a přináší příklady aplikací.
Ionizační techniky:
1. Kombinace LC a MS poskytuje dvojitou selektivitu (retence vs. m/z) pro spolehlivou detekci v komplexních matricích.
2. QqQ nabízí rychlé, vysoce reprodukovatelné SRM s LOD/LOQ v pikomolarech, HRAM přináší vysoké rozlišení a možnost retrospektivní analýzy.
3. H-SRM (zúžení Q1 do 0,2 Da) významně zvyšuje poměr signál/šum při peptidové kvantifikaci.
4. Multiplexing umožňuje paralelní běh až 4 LC kanálů do jedné MS, zvyšuje průchodnost 2–4× bez ztráty kvality dat.
5. Iontové potlačení (ion suppression) vyžaduje důkladnou předúpravu a optimalizaci chromatografie, APCI často méně náchylné.
Očekává se rozšíření peptidové a proteinové kvantifikace LC-MS/MS, integrace vzorkovací front-endů s LIMS, další zjednodušení workflow a automatizace. Metabolomika a proteomika objevují nové biomarkery pro personalizovanou medicínu. Pokrok v spin-off technologiích (mikroproužkové LC, nano-ESI, cloudová data-analýza) povede k širší adopci v rutinní klinické diagnostice.
LC-MS kombinující silné stránky HRAM a QqQ se etablovala jako výkonný nástroj klinického výzkumu i diagnostiky. Díky neustálým inovacím v hardware, software a sample-preparation řešeních se stává postupně standardem pro široké spektrum aplikací. Pro maximální přínos je nezbytné věnovat pozornost optimalizaci metodiky, validaci a školení personálu.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Liquid chromatography–mass spectrometry (LC-MS) se stala zásadní metodou v klinickém výzkumu díky vysoké selektivitě, citlivosti a schopnosti kvantifikovat stopová množství biologicky aktivních látek v komplexních vzorcích. Převyšuje tradiční imunochemické metody v přesnosti a specifitě, umožňuje diferenciaci izobarických sloučenin a dosažení nízkých detekčních limitů pro klinicky významné analyty, jako jsou steroidní hormony, vitaminy či terapeutické léky.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bílého papíru je představit historický vývoj a současné trendy instrumentace LC-MS v klinických laboratořích, porovnat hlavní typy MS detektorů (Triple Quadrupole QqQ vs. High-Resolution Accurate Mass HRAM) a ukázat výhody, omezení a potřebné postupy pro implementaci v praxi. Text shrnuje klíčové fáze R&D, typy ionizačních technik, nuance workflow, problémy s iontovým potlačením a přináší příklady aplikací.
Použitá metodika a instrumentace
Ionizační techniky:
- Electrospray Ionization (ESI)
- Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI)
- Atmospheric Pressure Photoionization (APPI)
- Triple Quadrupole (QqQ) se SRM a inovovaným H-SRM
- High-Resolution Accurate Mass (HRAM) Orbitrap, PRM módy
- UHPLC systémy (Thermo Scientific Vanquish Flex)
- Multiplexní LC-MS (Transcend TLX-2 s Aria™ softwarem)
- Integrované předúpravy – TurboFlow™ automatizace, SPE, SLE, LLE, proteinová precipitace, destičky pro odstraňování fosfolipidů
- Sloupce – core-shell Accucore™ Biphenyl Reversed Phase
Hlavní výsledky a diskuse
1. Kombinace LC a MS poskytuje dvojitou selektivitu (retence vs. m/z) pro spolehlivou detekci v komplexních matricích.
2. QqQ nabízí rychlé, vysoce reprodukovatelné SRM s LOD/LOQ v pikomolarech, HRAM přináší vysoké rozlišení a možnost retrospektivní analýzy.
3. H-SRM (zúžení Q1 do 0,2 Da) významně zvyšuje poměr signál/šum při peptidové kvantifikaci.
4. Multiplexing umožňuje paralelní běh až 4 LC kanálů do jedné MS, zvyšuje průchodnost 2–4× bez ztráty kvality dat.
5. Iontové potlačení (ion suppression) vyžaduje důkladnou předúpravu a optimalizaci chromatografie, APCI často méně náchylné.
Přínosy a praktické využití metody
- Monitorování imunosupresiv, antivirotik, onkologických léků, hormonů, vitaminů
- Newborn screening pro vrozené poruchy metabolismu (aminokyseliny, organické kyseliny, FAO)
- Multi-analyzová TDM a steroidní profily s vysokou specifitou
- Analýza vzorků se zbytkovou imunitní interferencí, rozlišení vitamínu D2 vs. D3
- Forenzní toxikologie, drogy zneužití ve vlasech, slinách
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření peptidové a proteinové kvantifikace LC-MS/MS, integrace vzorkovací front-endů s LIMS, další zjednodušení workflow a automatizace. Metabolomika a proteomika objevují nové biomarkery pro personalizovanou medicínu. Pokrok v spin-off technologiích (mikroproužkové LC, nano-ESI, cloudová data-analýza) povede k širší adopci v rutinní klinické diagnostice.
Závěr
LC-MS kombinující silné stránky HRAM a QqQ se etablovala jako výkonný nástroj klinického výzkumu i diagnostiky. Díky neustálým inovacím v hardware, software a sample-preparation řešeních se stává postupně standardem pro široké spektrum aplikací. Pro maximální přínos je nezbytné věnovat pozornost optimalizaci metodiky, validaci a školení personálu.
Reference
- Thomson JJ 1897. On the Cathode Rays. Proceedings of Cambridge Philosophical Society 9(2).
- Thomson JJ 1913. Rays of Positive Electricity. Proceedings of the Royal Society A 89.
- KT and P 1957. Mass spectrometry applied to clinical practice and research. British Medical Journal 1.
- Fenn JB et al. 1989. Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules. Science 246.
- Saville GR and Laskin J 2007. Gas-phase ions of solute species from charged droplets of solutions. PNAS 104.
- Gusev AI and Kostyukevich Y 2011. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry. J Chromatogr Sci 12(11).
- Guttman A and Scigelova M 2010. Mass spectrometry tools for classification and identification of bacteria. Nat Rev Microbiol 8.
- Kieper EI et al. 2006. Ion suppression: a major concern in mass spectrometry. LCGC North America 24.
- Beam WA and Needham JR 2008. Protein biomarkers in clinical mass spectrometry. Clin Chem 54.
- Bernhardt MB et al. 2011. Evaluation of immunosuppressant kits for LC-MS/MS. Clin Chem Lab Med 49.
- Anderson JC and Hunter CL 2006. Quantitative mass spectrometry in proteomics. Mol Cell Proteomics 5.
- Matuszewski BK et al. 2003. Impact of matrix effect in bioanalysis. Anal Chem 75.
- Adamski W and Suhre K 2013. Proteomic biomarkers for cancer. Clin Chem 59.
- Bruderer R et al. 2014. Deuterated internal standards in LC-MS/MS. Clin Chim Acta 429.
- Zhang P et al. 2012. Derivatization in amino acid analysis by LC-MS/MS. J Chromatogr B 879.
- Ballard KA and Gourley PL 2011. Dried blood spots in LC-MS. Clin Biochem 44.
- Pruim P et al. 1997. Newborn screening by tandem MS. Clin Chem 43.
- Hammock BD et al. 2004. Steroid profiling by LC-MS/MS. Arch Pathol Lab Med 128.
- Saint-Marcoux F et al. 2007. Role of LC-MS in TDM. Anal Bioanal Chem 388.
- Wolthers BG et al. 2007. Immunoassay limitations in testosterone analysis. J Clin Endocrinol Metab 92.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Transitioning to confident quantitation— in search of a better tomorrow
2018|Thermo Fisher Scientific|Technické články
SMART NOTE Transitioning to confident quantitation— in search of a better tomorrow What is quantitation and why do we need it? For one to identify and understand any unknown substance, the first step is always characterization. Hence, from identifying the…
Klíčová slova
quadrupole, quadrupolequantitation, quantitationyou, youyour, yourtriple, tripleselectivity, selectivitysensitivity, sensitivitymass, masshigh, highoffered, offeredcan, canaddress, addressfaster, fasterprofitability, profitabilitylbas
Tomorrow's quantitation
2019|Thermo Fisher Scientific|Ostatní
Table of contents Introduction Food safety testing Environmental contaminants analysis Clinical research Forensic toxicology Pharmaceutical discovery Tomorrow's quantitation Introduction Table of contents Evolution of techniques used for quantitation Introduction Food safety testing Environmental contaminants analysis Clinical research Forensic toxicology Pharmaceutical…
Klíčová slova
toxicology, toxicologyclinical, clinicalcontaminants, contaminantsforensic, forensicdiscovery, discoverysafety, safetyresearch, researchfood, foodtesting, testingpharmaceutical, pharmaceuticalcontents, contentsenvironmental, environmentaltable, tablehram, hramanalysis
Orbitrap quantitation: lab of the future - Close your uncertainty gap with the selectivity and confidence of HRAM
2016|Thermo Fisher Scientific|Příručky
Table of Contents Introduction Q Exactive Series Mass Spectrometer Quantitative Capability Growing Body of Publications Food Safety Testing Environmental Contaminants Analysis Clinical Research Forensic Toxicology Pharmaceutical Discovery Conclusion Application Notes Orbitrap quantitation: lab of the future Close your uncertainty gap…
Klíčová slova
exactive, exactivepublications, publicationscontaminants, contaminantstoxicology, toxicologydiscovery, discoveryspectrometer, spectrometerclinical, clinicalforensic, forensicgrowing, growingbody, bodymass, masssafety, safetycapability, capabilityresearch, researchfood
Context matters: selecting LC-MS sample preparation methods for LC-MS/MS in clinical research and toxicology applications
2023|Thermo Fisher Scientific|Ostatní
White paper | 000861 Toxicology Context matters: selecting LC-MS sample preparation methods for LC-MS/MS in clinical research and toxicology applications Keywords Biological matrices, Tox Explorer collection, TraceFinder software, Orbitrap Exploris 120 mass spectrometer, TSQ Quantis Plus Introduction Professor Alain Verstraete,…
Klíčová slova
clinical, clinicaltox, toxmatrix, matrixanalytes, analytessample, sampleextraction, extractionexplorer, explorerliquid, liquidprecipitation, precipitationremoves, removesmethods, methodspreparation, preparationspe, specomponents, componentsconsuming