New Mass Spectrometry Tools to Transform Metabolomics and Lipidomics

Význam tématu

Metabolomika a lipidomika poskytují hluboký pohled na konečné produkty buněčného metabolismu. Kvalitní data z hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením a přesností umožňují spolehlivou identifikaci a kvantifikaci metabolitů a lipidů, což je klíčové pro objev biomarkerů a pochopení biologických procesů.

Cíle a přehled studie / článku

Prezentace představuje nové nástroje hmotnostní spektrometrie, zejména Orbitrap Fusion Tribrid MS a Q Exactive MS, a demonstruje jejich výhody pro aplikace v metabolomice a lipidomice. Autor popisuje technické inovace, nově vyvinuté metody a softwarová řešení, která zvyšují kvalitu dat a pracovní efektivitu.

Použitá metodika a instrumentace

• UHPLC spojená s kapalinovou chromatografií (Dionex UltiMate 3000 RSLC)
• Orbitrap Fusion Tribrid Mass Spectrometer (Q, C-Trap, duální iontová past, ultravelké pole Orbitrap)
• Q Exactive™ MS a Exactive™ Series MS
• TSQ triple kvadrupóly pro kvantitativní analýzu
• Interní kalibrace Easy-IC a zdroj ETD
• Disociační techniky CID, HCD, ETD a MSn až do MS10
• Metody Super Q Exactive a HR/AM ion tree search pro de novo identifikaci
• Softwarové nástroje: Method Editor s drag-and-drop, Dynamic Scan Management, workflow-oriented software
• Databázové vyhledávání i de novo library search

Hlavní výsledky a diskuse

• Easy-IC interní kalibrace dosahuje sub-ppm přesnosti hmotnosti (<0,5 ppm) v MS i MS/MS analýzách.
• Orbitrap Fusion nabízí rozlišení až 450 000 při m/z 200, umožňující rozlišení izobar a detailní isotopové vzory.
• Tribridní design umožňuje paralelní FTMS a ITMS měření, MSn datové stromy a kombinaci disociačních technik bez kompromisů.
• Super Q Exactive režim s datově závislým sběrem fragmentů zkracuje analýzy a zvyšuje průchodnost vzorků.
• HR/AM ion tree search a algoritmy pro de novo strukturu poskytují návrhy podstruktur a zvyšují úspěšnost identifikace neznámých látek.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená důvěra v identifikaci metabolitů a lipidů díky vysoké přesnosti a rozlišení.
• Robustní kvantifikace biomarkerů v komplexních maticích (urina, plazma) s širokým dynamickým rozsahem.
• Flexibilní workflow podporuje biomarker discovery, metabolickou fenotypizaci a lipidovou analýzu v klinických, farmaceutických i průmyslových aplikacích.
• Aplikace v poznání strukturních modifikací proteinů a proteoform.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace velkých omických dat s pokročilými databázemi a umělou inteligencí pro automatizovanou anotaci a interpretaci metabolitů.
• Zvyšování throughputu a miniaturizace pro klinické a terénní použití.
• Prostorová metabolomika a lipidomika kombinovaná s MS imaging pro detailní mapování distribuce látek v tkáních.
• Studium metabolických fluxů s použitím stabilně značených tracerů a rychlých MSn workflow.
• Další rozvoj disociačních technik a vysokého rozlišení pro multimodální analýzu komplexních vzorků.

Závěr

Pokročilé hmotnostně spektrometrické nástroje, reprezentované Orbitrap Fusion a Q Exactive, výrazně posouvají hranice metabolomiky a lipidomiky. Kombinace vysokého rozlišení, sub-ppm přesnosti, širokého dynamického rozsahu a pokročilých MSn metod poskytuje bezkonkurenční potenciál pro identifikaci, kvantifikaci a strukturální charakterizaci malých molekul.

Reference

• Miller K. New Mass Spectrometry Tools to Transform Metabolomics and Lipidomics. ASMS 2013.
• Wang J. et al. ASMS 2013 poster MP045.
• Sheldon D. R., Mistrik R. J., Croley T. R. De novo structural elucidation using MSn ion trees. J Am Soc Mass Spectrom. 2009;20:370–376.