A Rapid, Workflow Driven Approach to Discovery Lipidomics Using Ion Mobility DIA UPLC/MS and Lipostar™

Význam tématu

Lipidomika představuje klíčovou oblast omické vědy, která umožňuje komplexní sledování změn lipidového profilu buněk či tkání pod vlivem chorob, léčby či vnějších podnětů.
Moderní analytické přístupy spojují vysokorychlostní kapalinovou chromatografii s hmotnostní spektrometrií a iontovou mobilitou, což významně zvyšuje citlivost, selektivitu a informační bohatost dat.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo aplikovat workflow založené na UPLC-IM-DIA-MS a softwaru Lipostar™ pro kvalitativní i kvantitativní rozbor lipidového složení jater myší po intravenózní aplikaci gefitinibu (inhibitor EGFR).
Studie sledovala časový vývoj dysregulace lipidových drah v čase 0,5; 1; 3; 8 a 24 hodin po dávce.

Použitá metodika a instrumentace

ULTRAPERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY (UPLC)

• Systém: ACQUITY UPLC I-Class s chlazeným vzorkovačem (10 °C) a CSH C18 kolona (55 °C)
• Gradientní eluce s mobilními fázemi ACN/amoniakový acetát a IPA/ACN

IONTOVÁ MOBILITA A MS

• Spektrometr: Waters SYNAPT XS (ESI ±, HDMSE režim, rozsah m/z 50–1200)
• Parametry: kapilární napětí 2,5 kV/1,7 kV, desolvační teplota 550 °C, IMS tlak dusíku, helium cell 180 mL/min

INFORMATIKA

• Software: Lipostar™ 2 pro import, detekci piků, identifikaci lipidů, kvantifikaci, MV analytiku a biocestné mapy
• Metodika identifikace: kombinace databázového vyhledávání (m/z, retention time, CCS), fragmentační pravidla a Free‐DB fragmentace
• Metabolity gefitinibu byly detekovány a odstraněny pomocí Mass‐MetaSite modulu

Hlavní výsledky a diskuse

Multivariační analýza (PLS‐DA) prokázala jednoznačnou časovou trajektorii lipidových změn po podání gefitinibu.
Sledované jaterní lipidy ukázaly významné zvýšení lysofosfatidylcholinů (LPC) a úbytek fosfatidylcholinů (PC).
Trendová analýza a klasifikace odhalily diferenciální dynamiku acylových řetězců a oxidovaných forem.
Mapování na biologické dráhy prokázalo ovlivnění fosfocholinové metabilní cesty, konzistentní s literaturou k nádorovým procesům.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlý a robustní protokol generuje vysoce kvalitní, komplexní data bez nutnosti více běhů.
Flexibilní workflow umožňuje:

• spektrální párování i bottom‐up fragmentační rozklad
• identifikaci oxidovaných lipidů
• využití retention time, CCS a m/z pro zvýšení spolehlivosti

Integrované statistické a kvantifikační nástroje podporují cílené i necílené studie.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj iontové mobility a vyšší rozlišení hmotnostních spektrometrů povede k přesnější strukturní charakterizaci lipidů.
Vývoj standardizovaných QC protokolů (mQACC, LSI) zvýší reprodukovatelnost a srovnatelnost dat.
Integrace lipidomiky s dalšími omikami (proteomika, metabolomika) umožní holistické pochopení buněčných procesů.

Závěr

Popsaný přístup spojuje pokročilou chromatografii, iontovou mobilitu a výkonnou softwarovou platformu, což umožňuje rychlou, přesnou a komplexní lipidomickou analýzu.
Aplikace na studii gefitinibu v myších játrech prokázala schopnost detekovat a kvantifikovat časově proměnlivé lipidové profily a navázat je na biologické dráhy.

Reference

1. Molloy BJ et al. Xenobiotica 51, 434–446 (2021).
2. Want E. et al. Nat Protoc 8, 17–32 (2013).
3. Goracci L. et al. Anal Chem 89(11), 6257–6264 (2017).
4. Zamora I. et al. Drug Discov Today Technol 10(1), e199–e205 (2013).