Drug Metabolite Identification Using Waters™ SELECT SERIES™ Cyclic™ Ion Mobility Mass Spectrometer and waters_connect™ Application Manager

Význam tématu

Metabolitická identifikace je klíčová pro pochopení osudu léčiva v organismu, podporu výběru kandidátních molekul, optimalizaci farmakokinetiky a včasné odhalení možných toxických metabolitů. Použití vysoce výkonné iontové mobility navázané na LC-MS umožňuje rychlou a spolehlivou charakterizaci širokého spektra metabolitů v komplexních biologických matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie bylo demonstrovat aplikaci Cyclic IMS i vysokorozlišovací HDMSE datové akvizice v kombinaci s informatikou platformy waters_connect a UNIFI pro identifikaci in vivo metabolitů fasiglifamu (TAK-875). Fasiglifam byl vyřazen z klinických studií pro možné poškození jater, a proto bylo nezbytné detailně popsat jeho metabolickou dráhu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu plazmatických vzorků potkanů po perorální aplikaci fasiglifamu (50 mg/kg) byla využita reverzně-fázová ultrarychlá kapalinová chromatografie (UPLC) v negativním režimu ESI spojená s SELECT SERIES Cyclic IMS. Plazmatu bylo dosaženo srážením proteinů acetonitrilem (3:1), vzorky byly chromatograficky separovány na C18 kolóně při 40 °C s gradientem formiátu a acetonitrilu. MS detekce probíhala v režimu HDMSE (60–1200 m/z) s kolizním napětím 20–40 eV.

Použitá instrumentace

• UPLC systém: ACQUITY UPLC I-Class
• Iontová mobilita: Waters SELECT SERIES Cyclic IMS
• Analytické kolony: ACQUITY HSS T3 C18, 2.1×100 mm, 1.8 µm
• MS software: MassLynx 4.2
• Informatika: waters_connect 2.0 s UNIFI 1.9

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo detekováno 15 fasiglifamových metabolitů s průměrnou chybou m/z pouze –0,77 ppm. Kombinací prekurzorových a produktových iontů spolu s kolizními průřezy (CCS) bylo možné lokalizovat většinu biotransformačních míst. Identifikován byl např. glukuronidový konjugát s m/z 699.2113, u kterého produktový ion m/z 523.1786 potvrzuje neutral loss glukuronidu. Nové metabolity s modifikacemi na dihydrobenzofuranovém jádru doplňují dosud známou metabolickou mapu.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednoduchý a genericý HDMSE protokol zahrnující prekurzor, fragmenty a CCS v jediné analýze
• Automatizovaná workflow ve waters_connect pro cílenou i neznámou detekci metabolitů
• Vysoká přesnost stanovení m/z a podpora lokalizace metabolických míst chemicko-inteligentními nástroji

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace iontové mobility s multidimenzionálními chromatografiemi pro odlišení izobarů a analýzu stereoisomerů. Rozvoj strojového učení a rozšířených datových knihoven umožní rychlejší predikci a identifikaci nových metabolitů bez nutnosti rozsáhlých biologických studií.

Závěr

Popsaná platforma spojuje robustní LC-IM-MS akvizici s inteligentním výpočetním workflow, čímž nabízí rychlý a spolehlivý přístup k identifikaci a charakterizaci metabolitů. Tento přístup zkracuje dobu analýzy, zvyšuje důvěryhodnost výsledků a podporuje rozhodování v raných fázích vývoje léčiv.

Reference

1. Li X, Zhong K, Guo Z a kol. Fasiglifam (TAK-875) Inhibits Hepatobiliary Transporters: A Possible Factor Contributing to Fasiglifam-Induced Liver Injury. Drug Metab Dispos. 2015;43(11):1751–1759.
2. Otieno MA, Snoeys J, Lam W a kol. Fasiglifam (TAK-875): Mechanistic Investigation and Retrospective Identification of Hazards for Drug Induced Liver Injury. Toxicol Sci. 2018;163(2):374–384.
3. Kogame A, Lee R, Pan L a kol. Disposition and Metabolism of the G Protein-Coupled Receptor 40 Agonist TAK-875 (Fasiglifam) In Rats, Dogs, and Humans. Xenobiotica. 2019;49(4):433–445.