Use of Predicted Versus Measured CCS Values from Different Instrument Platforms, and Isomer Separation on the SELECT SERIES Cyclic IMS

Význam tématu

Ion mobility spectrometry (IMS) přináší analyzům unikátní fyzikálně-chemický parametr – kolizní příčný průřez (CCS), který umožňuje robustní sledování metabolitů napříč instrumentálními platformami, studiemi a druhy. Jeho využití je klíčové tam, kde běžné metody založené na retenčních časech a hmotnostním spektru narážejí na nerozlišitelné izomerní sloučeniny.

Cíle a přehled studie

Tato studie porovnává měřené CCS hodnoty z procesů HDMSe na dvou instrumentálních platformách – SELECT SERIES Cyclic IMS a SYNAPT G2-Si QTof – a predikované CCS získané strojovým učením (CCSOnDemand) pro 26 schválených léčiv a jejich metabolitů. Dále zkoumá možnost separace izomerů pomocí multipass cyklické IMS.

Použitá metodika

• Vzorky: 26 standardů v koncentraci 10 µM připravených v acetonitril/voda (1:1).
• Predikce CCS: algoritmus CCSOnDemand.
• Měření CCS: HDMSe (n=3) na SYNAPT G2-Si QTof a single–pass Cyclic IMS při použití UPLC s MSE akvizicí.
• Separace izomerů: multipass cIMS (1–25 průchodů) při infuzi směsí izomerů.

Použitá instrumentace

• SELECT SERIES Cyclic IMS (Waters)
• SYNAPT G2-Si QTof (Waters)
• ACQUITY UPLC I-Class PLUS
• Software MassLynx 4.2, UNIFI 1.9.4, DriftScope 3.0

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání měřených CCS hodnot ukázalo výbornou shodu mezi oběma přístroji (RMSE 1,0 %). Rozdíly mezi predikovanými a naměřenými CCS se pohybovaly v rámci ±5 % (RMSE 1,7–2,0 %), což potvrzuje spolehlivost predikce. Multipass cIMS umožnila separaci izomerních metabolit: N- a S-oxid ranitidinu byly rozlišeny po 4 průchodech, tři kyslíkaté izomery imipraminu po až 25 průchodech s maximálním rozlišením 325 (Ω/ΔΩ).

Přínosy a praktické využití metody

• Unifikované sledování metabolitů napříč laboratořemi a studiemi
• Podpora strukturální elucidace pomocí predikovaných CCS
• Rozlišení ko-elutujících izomerů bez úpravy LC metod

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření databází CCS, integrace vysokopřesné predikce CCS do workflow metabolomiky, další zlepšení rozlišení IMS technologií a využití strojového učení pro přesnou identifikaci biomolekul. Velký potenciál spočívá v aplikacích QA/QC a farmakovigilanci.

Závěr

CCS hodnoty měřené na dvou platformách jsou vzájemně porovnatelné a souhlasí s predikcemi, což posiluje jejich roli v biotransformačních studiích. Multipass cIMS nabízí vysoce selektivní detekci izomerů, čímž doplňuje LC-MS metody a přispívá k přesnější identifikaci metabolitů.

Reference

1. ICH M3 (R2) Non-clinical Safety Studies for the Conduct of Human Clinical Trials for Pharmaceuticals. EMA, 2013.
2. FDA Guidance for Industry. Safety Testing of Drug Metabolites. FDA, 2020.
3. Broeckling C, Yao L, Isaac G et al. Application of Predicted Collisional Cross Section to Metabolome Databases. J Am Soc Mass Spectrom. 2021;32:661–669.
4. Higton D, Palmer ME, Vissers JPC et al. Use of cIM-MS to Study the Intramolecular Transacylation of Diclofenac Acyl Glucuronide. Anal Chem. 2021;93(20):7413–7421.
5. Connolly JFRB, Munoz-Muriedas J, Lapthorn C et al. Differentiation of Isomeric Glucuronide Metabolites Using Collision Cross-Section Values. J Am Soc Mass Spectrom. 2021;32(8):1976–1986.
6. Holdsworth C, Clayton R, Robinson H et al. Collisional Cross Section Measurements for Metabolite Comparison. DMDG Poster, 2016.
7. Giles K, Ujma J, Wildgoose J et al. A Cyclic Ion Mobility-Mass Spectrometry System. Anal Chem. 2019;91(13):8564–8573.