Pathway-Targeted Metabolomic Analysis in Oral/Head and Neck Cancer Cells Using Ion Chromatography-Mass Spectrometry
Aplikace | 2016 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Metabolomika se zabývá komplexním měřením malých molekul v buňce, jejichž hladiny odrážejí fyziologické a patologické stavy. Cílené zaměření na intermediáty trikarboxylové kyseliny (TCA) je zásadní pro pochopení energetického metabolismu nádorových buněk hlavy a krku, včetně odlišností mezi kmenovými buňkami a buňkami ne-stem-like.
Hlavním cílem bylo ukázat, že vysokotlaká iontová chromatografie (HPIC) spojená s vysokým rozlišením a přesnou hmotností na přístroji Q Exactive HF umožňuje rychlou, citlivou a robustní kvantifikaci záměrně cílených metabolitů, zejména TCA cyklu, a potvrdit dřívější poznatky pomocí globálního profilu získaného metodou CapIC-MS.
Odběr buněk zahrnoval kultivaci čtyř řad buněk rakoviny hlavy a krku (UM1, UM2, UMSCC5, UMSCC6) a izolaci kmenových buněk metodou spherogenního testu. Extrakce metabolitů proběhla snap-frezováním v kapalném dusíku a extrakcí metanol−voda.
Optimalizace HPIC umožnila průtok 380 µL/min a dobu separace 20 min s mimořádnou reprodukovatelností (<±0,03 min RT) a nízkou variabilitou (<10% CV) přes 150 injekcí. Šestiřádová řada stabilně označených standardů dosáhla pěti řádů dynamického rozsahu (0,1–10000 pg/µL, R2 ≥ 0,99). Kvantifikace endogenních metabolitů ukázala, že invazivní buňky UM1 mají vyšší hladiny TCA intermediátů než UM2 a podobně UMSCC5 výrazně převyšovaly UMSCC6. Rozdíly mezi kmenovými a ne-stem-like buňkami potvrdily předchozí pozorování: první polocyklus (pyruvát/citrát/α-ketoglutarát) byl v kmenových buňkách zvýšen, zatímco druhá polovina (sukcinát/fumarát/malát) byla snížena.
Platforma HPIC-Orbitrap je perspektivní pro rozšíření na další metabolické dráhy a větší sady vzorků v preklinickém i klinickém výzkumu. Dalšími kroky jsou integrace s fluxovou analýzou pomocí izotopové sledovací techniky, automatizace přípravy vzorků a kombinace s pokročilými nástroji strojového učení pro objevování biomarkerů.
Společné použití vysokotlaké iontové chromatografie a vysokorozlišovacího Orbitrap MS umožňuje rychlou, přesnou a věrohodnou kvantifikaci cílených metabolitů trikarboxylové kyseliny v buňkách rakoviny hlavy a krku. Metoda potvrzuje dřívější poznatky o rozdílech mezi kmenovými a ne-stem-like buňkami a nabízí robustní nástroj pro rozsáhlé metabolomické studie.
LC/HRMS, LC/Orbitrap, IC-MS, IC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Metabolomika se zabývá komplexním měřením malých molekul v buňce, jejichž hladiny odrážejí fyziologické a patologické stavy. Cílené zaměření na intermediáty trikarboxylové kyseliny (TCA) je zásadní pro pochopení energetického metabolismu nádorových buněk hlavy a krku, včetně odlišností mezi kmenovými buňkami a buňkami ne-stem-like.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem bylo ukázat, že vysokotlaká iontová chromatografie (HPIC) spojená s vysokým rozlišením a přesnou hmotností na přístroji Q Exactive HF umožňuje rychlou, citlivou a robustní kvantifikaci záměrně cílených metabolitů, zejména TCA cyklu, a potvrdit dřívější poznatky pomocí globálního profilu získaného metodou CapIC-MS.
Použitá metodika a instrumentace
Odběr buněk zahrnoval kultivaci čtyř řad buněk rakoviny hlavy a krku (UM1, UM2, UMSCC5, UMSCC6) a izolaci kmenových buněk metodou spherogenního testu. Extrakce metabolitů proběhla snap-frezováním v kapalném dusíku a extrakcí metanol−voda.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC s AERS 500 suppressorem
- Kolona Dionex IonPac AS11-HC 2×250 mm, 4 µm
- Thermo Scientific Q Exactive HF hybridní kvadrupól-Orbitrap
- Elektrospray v záporném režimu, m/z 67–1000, rozlišení 120000
- Software: TraceFinder 3.2 a SIEVE 2.2
Hlavní výsledky a diskuse
Optimalizace HPIC umožnila průtok 380 µL/min a dobu separace 20 min s mimořádnou reprodukovatelností (<±0,03 min RT) a nízkou variabilitou (<10% CV) přes 150 injekcí. Šestiřádová řada stabilně označených standardů dosáhla pěti řádů dynamického rozsahu (0,1–10000 pg/µL, R2 ≥ 0,99). Kvantifikace endogenních metabolitů ukázala, že invazivní buňky UM1 mají vyšší hladiny TCA intermediátů než UM2 a podobně UMSCC5 výrazně převyšovaly UMSCC6. Rozdíly mezi kmenovými a ne-stem-like buňkami potvrdily předchozí pozorování: první polocyklus (pyruvát/citrát/α-ketoglutarát) byl v kmenových buňkách zvýšen, zatímco druhá polovina (sukcinát/fumarát/malát) byla snížena.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá a robustní analýza s vysokou propustností až stovek vzorků
- Vysoká selektivita pro polarické a izobarické metabolity
- Možnost simultánního cíleného a globálního sledování metabolomu z jedné injekce
- Vynikající citlivost na nízké hladiny metabolitů (fmol–nmol)
- Interní standardy minimalizují matriční efekty a zajišťují přesné kvantifikace
Budoucí trendy a možnosti využití
Platforma HPIC-Orbitrap je perspektivní pro rozšíření na další metabolické dráhy a větší sady vzorků v preklinickém i klinickém výzkumu. Dalšími kroky jsou integrace s fluxovou analýzou pomocí izotopové sledovací techniky, automatizace přípravy vzorků a kombinace s pokročilými nástroji strojového učení pro objevování biomarkerů.
Závěr
Společné použití vysokotlaké iontové chromatografie a vysokorozlišovacího Orbitrap MS umožňuje rychlou, přesnou a věrohodnou kvantifikaci cílených metabolitů trikarboxylové kyseliny v buňkách rakoviny hlavy a krku. Metoda potvrzuje dřívější poznatky o rozdílech mezi kmenovými a ne-stem-like buňkami a nabízí robustní nástroj pro rozsáhlé metabolomické studie.
Reference
- Roberts LD, et al. Targeted metabolomics. Curr Protoc Mol Biol. 2012;C30:U30.2.1‐24.
- Kuehnbaum NL, et al. New advances in separation science for metabolomics. Chem Rev. 2013;113:2437–2468.
- Soga T. Capillary electrophoresis‐mass spectrometry for metabolomics. Methods Mol Biol. 2007;358:129–137.
- O’Hagan S, et al. Closed-loop multiobjective optimization of 2D GC/MS. Anal Chem. 2007;79:464–476.
- Forcisi S, et al. LC–MS in metabolomics: Mass analyzers in UHPLC. J Chrom A. 2013;1292:51–65.
- Weiss J, ed. Handbook of Ion Chromatography. 3rd ed. 2004:15–25.
- Bruggink C, et al. Analysis of carbohydrates by IC–MS. J Chrom A. 2005;1085:104–109.
- Burgess K, et al. Semi-targeted analysis by capillary IC–HRMS. Rapid Commun Mass Spectrom. 2011;25:3447–3452.
- Wang J, et al. Optimizing MS detection for IC analysis. Rapid Commun Mass Spectrom. 2009;23:3439–3447.
- Wang J, Christison T, Backiel K, et al. Metabolomic profiling by CapIC–Orbitrap MS. Anal Chem. 2014;86:5116–5124.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Pathway Targeted Metabolomic Analysis in Oral Cancer Cells Using High Performance Ion Chromatography Coupling to a New HR/AM Orbitrap Mass Spectrometry
2014|Thermo Fisher Scientific|Postery
Pathway Targeted Metabolomic Analysis in Oral Cancer Cells Using High Performance Ion Chromatography Coupling to a New HR/AM Orbitrap Mass Spectrometry Junhua Wang,1 Terri Christison,1 Krista Backiel, 2 Grace Ji, 3 Shen Hu, 3 Linda Lopez,1 Yingying Huang1 1 Thermo…
Klíčová slova
cancer, cancerexactive, exactivetargeted, targetedcsc, csclysates, lysatesnontargeted, nontargetedaxp, axpcells, cellstca, tcahpic, hpicthermo, thermogroundin, groundinmass, masssimilar, similarinvasive
Untargeted Metabolic Profiling of Oral Cancer Cells Using Capillary Ion Chromatography Coupled with an Orbitrap Mass Spectrometer
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Terri Christison1 and Junhua Wang2 Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA 2 Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA 1 Appli cat i on N ote 1 1 3 7 Untargeted Metabolic Profiling of Oral Cancer Cells Using Capillary Ion Chromatography Coupled…
Klíčová slova
capillary, capillarycancer, canceroral, oralmetabolites, metaboliteshram, hramwere, wereneck, neckmetabolite, metaboliteaconitate, aconitateeluent, eluentexactive, exactivemass, massmonophosphate, monophosphateuhplc, uhplchilic
Thermo Scientific™ Q Exactive™ Series Hybrid Quadrupole- Orbitrap™ Mass Spectrometer for Metabolomics
2018|Thermo Fisher Scientific|Technické články
GRANT APPLICATION RESOURCE Q Exactive Series Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer Thermo Scientific™ Q Exactive™ Series Hybrid QuadrupoleOrbitrap™ Mass Spectrometer for Metabolomics Goal Introduction This document is intended to address the technical and workflow benefits of the Thermo Scientific™ Q Exactive™…
Klíčová slova
exactive, exactivemetabolomics, metabolomicsorbitrap, orbitrapmass, massresolution, resolutionmetabolite, metabolitemetabolites, metaboliteshigh, highmetabolism, metabolismmetabolic, metabolictargeted, targeteduntargeted, untargetedhigher, higherresolutions, resolutionshybrid
13C Glucose Qualitative Flux Analysis in HepG2 cells
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Metabolomics C Glucose Qualitative Flux Analysis in HepG2 cells 13 Using an Agilent 6546 LC/Q-TOF and VistaFlux Authors Siriluck Wattanavanitchakorn and Sarawut Jitrapakdee Department of Biochemistry, Faculty of Science, Mahidol University, Bangkok, Thailand Israr Ansari, Melissa J. Longacre,…
Klíčová slova
knockdown, knockdownisotopologues, isotopologuesflux, fluxcarboxylase, carboxylaseisotope, isotopeprofinder, profinderglucose, glucosetca, tcapyruvate, pyruvateglutamate, glutamateomix, omixanaplerotic, anapleroticmetabolite, metaboliteabundance, abundanceisotopologue