Establishment of a Method for Direct Analysis of the Mouse Liver Metabolome Using the DPiMS-8060

Význam tématu

Přímá analýza metabolomu ze solidních biologických vzorků je zásadní pro eliminaci chyb vznikajících při konvenčních extrakčních postupech a umožňuje věrnější zachycení metabolických změn. Technika PESI (probe electrospray ionization) přináší minimální zpracování, rychlé náběry a vysokou citlivost, což je nezbytné pro aplikace v biomedicínském výzkumu a průmyslové kontrole kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentované studie je vyvinout a ověřit metodu pro přímou analýzu metabolomu myší jater pomocí tandemového hmotnostního spektrometru DPiMS-8060 s PESI ionizací. Metoda byla aplikována na model akutního selhání jater indukovaného karbontetrachloridem (CCl4) a srovnána s kontrolní skupinou zdravých myší.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava standardních roztoků 26 klíčových metabolitů (aminokyseliny, organické kyseliny, cukry) v 50 % ethanolu, nanesení 10 µl do vzorkových desek.
• Přímá analýza jaterních vzorků: 3 mm × 3 mm řezy z jater zdravých a CCl4-indukovaných myší, umístění na specializované desky bez další předúpravy.
• Instrumentace: Shimadzu DPiMS-8060, PESI s ultratenkým sondovým hrotem, MRM režim se specifickými přechody a optimalizovanými kolizními energiemi.
• Optimalizace MRM přechodů pro 26 metabolitů za účelem dosažení vysoké selektivity a citlivosti (např. taurin 124.0>80.0, 20 V).

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA analýza jasně rozlišila kontrolní a modelovou skupinu podél prvního komponentu, přičemž taurinu připadla hlavní odlišující role.
• Statisticky významný pokles hladiny taurinu v játrech modelových myší (p < 0.001, Welchův t-test), naznačující jeho skavengingovou funkci vůči radikálům vyvolaným CCl4.
• Silná negativní korelace mezi hladinou taurinu a jaterními enzymy ALT (r = -0.975) a AST (r = -0.785) potvrzuje biologickou relevanci zjištěných změn.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace složitých a časově náročných extrakčních kroků.
• Rychlá analýza pevné tkáně bez chromatografické separace, vhodná pro vysokopropustné metabolomické studie.
• Okamžité sledování metabolických změn v preklinických modelech onemocnění.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na neřízené (untargeted) metabolomické přístupy pro objevení nových biomarkerů.
• Integrace s hmotnostně spektrometrickým zobrazováním pro prostorovou lokalizaci metabolitů v tkáni.
• Zlepšení konstrukce sondy a automatizace pro vyšší reprodukovatelnost a citlivost.
• Aplikace metody na další typy biologických vzorků (ledviny, mozek, kultivované buňky).

Závěr

Metoda přímé analýzy metabolomu pomocí DPiMS-8060 s PESI ionizací prokázala efektivitu při rychlém a spolehlivém sledování metabolických změn v myších játrech bez potřeby komplikované přípravy vzorků. Úspěšné rozlišení kontrolní a modelové skupiny potvrzuje perspektivu této technologie v biomedicínském výzkumu i průmyslových aplikacích metabolomiky.

Reference

• Zaitsu K., Hayashi Y., Murata T. et al. Anal. Chem. 2016, 88, 3556–3561.