Metabolomics: LIPID ISOMER SEPARATION USING HIGH RESOLUTION CYCLIC ION MOBILITY MASS SPECTROMETRY

Význam tématu

Analýza lipidových izomerů je klíčová pro pochopení jejich specifických biochemických vlastností a biologických rolí. Galaktosylceramid a glukosylceramid se liší pouze polohou hydroxylové skupiny, zatímco gangliosidy GD1a a GD1b mají rozdílnou sekvenci kyseliny N-acetylneuraminové. Tyto jemné odlišnosti ovlivňují fyzikálně-chemické vlastnosti, distribuci v membránách a funkce v organismech. Přesná separace izomerů usnadňuje studium jejich biologické aktivity a vylepšuje analytické postupy v lipidomice.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat separaci lipidových izomerů (GalCer vs. GlcCer a gangliosidy GD1a vs. GD1b) s využitím vysokého rozlišení víceprůchodové cyklické iontové mobility (cIMS). Studie ukazuje, jak počet průchodů v IMS buňce zvyšuje rozlišení a umožňuje dokonalé oddělení i velmi podobných molekul.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: GalCer d18:1/18:0, GlcCer d18:1/18:0, GD1a d18:1/18:0, GD1b d18:1/18:0 (konc. 1 ng/µL).
• Infuze: 5 µL/min do ESI zdroje.
• Kvadrupólová selekce: deprotonované ionty m/z 726.54 [M-H]- a 917.4875 [M-2H]2-.
• Iontová mobilita: SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS Q-TOF (Waters) se třemi regiony (trap, cyklická IMS, transfer).
• Nastavení: proměnný počet průchodů (1–20) pro škálování IMS rozlišení od ~65 do ~290 Ω/ΔΩ.

Hlavní výsledky a diskuse

• GalCer vs. GlcCer:
  • 1 průchod: žádné oddělení (IMS ~65 Ω/ΔΩ).
  • 5 průchodů: částečné rozlišení (IMS ~145 Ω/ΔΩ), dvě ATD 61.9 a 62.96 ms.
  • 10 průchodů: výraznější separace (IMS ~205 Ω/ΔΩ), ATD 111.47 a 113.58 ms.
  • 20 průchodů: plné baseline oddělení (IMS ~290 Ω/ΔΩ), ATD 210.53 a 214.49 ms.
• GD1a vs. GD1b:
  • 3 průchody: rozlišení dvou špiček s ~80% údolím.
  • 5 průchodů: baseline rozlišení (IMS ~145 Ω/ΔΩ), ATD 41.22 a 42.58 ms.
• Detekce stopových nečistot potvrdila citlivost cIMS pro identifikaci stereochemických kontaminant.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost přizpůsobit IMS rozlišení podle analytické výzvy.
• Vyšší spolehlivost v lipidomických studiích a QA/QC procesech.
• Citlivá detekce a kvantifikace isomerů v komplexních biologických vzorcích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace cIMS s chromatografiemi pro komplexní lipidní profiling.
• Další zvyšování počtu průchodů a rozlišení pro náročné směsi izomerů.
• Vývoj standardizovaných protokolů pro rutinní analýzu v biomedicíně a farmaceutickém výzkumu.

Závěr

Víceprůchodová cyklická iontová mobilita v kombinaci s Q-TOF hmotnostní spektrometrií umožňuje spolehlivou a plně baseline separaci velmi podobných lipidových izomerů. Nastavitelný počet průchodů nabízí flexibilní nástroj pro různé analytické úlohy v oblasti lipidomiky a bioanalytiky.

Reference

1. Isaac G, Olivos H, Plumb RS. Separation of Galactosyl and Glucosylceramide Isomers Using the SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS. Waters Application Note 720007539, 2022.
2. Isaac G, Olivos H, Plumb RS. Separation of Ganglioside Isomers Using the SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS. Waters Application Note 720007592, 2022.