A biological model of the ageing metabolome reveals potential clinically relevant biomarkers

Význam tématu

Stárnutí ovlivňuje metabolom skrze mitochondriální dysfunkci, genomickou nestabilitu a buněčnou senescenci. Model lidských fibroblastů HFF-1 s různým počtem pasáží slouží jako praktický systém pro objevování biomarkerů stárnutí.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl aplikovat netargetovanou metabolomickou analýzu pro porovnání rané (pasáž 3) a pozdní (pasáž 20) fáze replikativní senescence a identifikaci klinicky relevantních biomarkerů.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Chromatografie: HILIC na sloupci Shim-pack Velox HILIC (2.1×100 mm, 2.7 µm) při 40 °C, gradient amonného formiátu a kyseliny formiové v acetonitrilu/vodě.
• Detekce: QTOF LC-MS/MS (Shimadzu LCMS-9030) v pozitivním a negativním módu; DIA-MS/MS (35 Da okénko, CE 5–55 V) a DDA-MS/MS (20 MS/MS skenů).
• Zpracování dat: MS-DIAL pro detekci a alignaci funkcí, MetaboAnalyst pro statistickou analýzu (volcano plot; FC>1.5, p<0.05), LabSolutions Insight pro verifikaci pomocí interní knihovny a MSP spectral kitu.

Hlavní výsledky a diskuse

Klíčové nálezy:

• V buňkách i médiu senescentních kultur bylo zaznamenáno zvýšení hladin polyaminů (spermidin, N8-acetylspermidin) a vybraných lysophospholipidů (LPC 18:0, LPC 20:4).
• Snížení koncentrací aminokyselin (serin, asparagin), nukleosidů (inosin, cytosin) a acylkarnitinů (palmitoyl-carnitin, stearoyl-carnitin).
• Statistická významnost změn potvrzena hodnotami p<0.05 a fold change >1.5, identifikace na úrovni MSI 1 a 2.

Přínosy a praktické využití metody

Netargetovaná HILIC-LC-DIA-MS/MS přináší široký přehled polárních metabolitů, což umožňuje objevovat a validovat biomarkery stárnutí v biomedicínském výzkumu a QA/QC laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace metabolomiky s dalšími ’omics’ přístupy (proteomika, lipidomika).
• Vývoj cílených kvantitativních metod pro klinickou validaci objevených biomarkerů.
• Nasazení v preklinických a klinických studiích age-related onemocnění.

Závěr

Studie demonstrovala efektivitu netargetované metabolomické analýzy u modelu replikativní senescence HFF-1, identifikovala potenciální biomarkery stárnutí a položila základy pro jejich další validaci.

Reference

Berardi D., Armitage E.G., Ashton S., Barnes A., Loftus N., Farrell G., Al Sultan A., McCulloch A., Watson D., Baker M., Rattray Z., Rattray N.J.W. A biological model of the ageing metabolome reveals potential clinically relevant biomarkers. Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, University of Strathclyde; Shimadzu Corporation; University of Central Lancashire.