Confident drug metabolite identification using an intelligent data acquisition and processing workflow
Aplikace | 2021 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Profilování a identifikace metabolitů léků je klíčové v raných fázích vývoje nových farmak, protože odhaluje biotransformační dráhy, potenciální toxické produkty a farmakokinetické vlastnosti. Moderní přístupy založené na vysokorozlišovací přesné hmotnostní spektrometrii (HRAM MS) umožňují díky vynikající přesnosti hmoty, vysoké rychlosti skenování a rychlému přepínání polarity zachytit stopové úrovně metabolitů v složitých biologických matricích.
Cílem studie bylo demonstrovat výkonnost inteligentního pracovního postupu pro akvizici dat (AcquireX) na Orbitrap Exploris 240 MS v kombinaci s Vanquish Horizon UHPLC a softwarovým nástrojem Compound Discoverer pro komplexní profilování metabolitů modelových látek nefazodon, montelukast a timolol in vitro v lidských a potkaních jaterních mikrosomech. Studie porovnává tradiční data-dependent acquisition (DDA) s inteligentním AcquireX workflow.
Vzorky modelových sloučenin (10 µM) byly inkubovány s jaterními mikrosomy (1 mg/mL) za přítomnosti koenzymů NADPH, UDPGA a GSH po dobu 30 minut. Reakci bylo zastaveno přidáním acetonitrilu (3:1 v/v), vzorky po odstředění deproteinizovány, koncentrovány a doplněny do plazmy (1:5 v/v). Chromatograficky oddělení proběhlo na C18 UHPLC kolonu Hypersil GOLD VANQUISH (2,1 × 50 mm, 1,9 µm, 50 °C) s elucí gradientem na Vanquish Horizon UHPLC systému:
Hmotnostní spektrometrie proběhla na Orbitrap Exploris 240 s OptaMax NG ionizační zdrojem a EASY-IC interní kalibrací. Byly použity dva režimy akvizice: Full MS + Top3 ddMS2 s přepínáním polarity a Full MS + Top5 ddMS2 v pozitivním módu. Inteligentní AcquireX workflow automaticky generovalo exclusion/inclusion listy v reálném čase. Data zpracována v Compound Discoverer 3.2 s přednastaveným workflow „MetID with Stats Expected and Unknown with Background Removal".
• AcquireX výrazně zvýšilo pokrytí MS/MS metabolitů: pro nefazodon bylo detekováno 21 metabolitů místo 10 (nárůst ~110 %), pro montelukast 11 místo 4 a pro timolol 7 místo 5.
• Rychlé přepínání polarity a vysoké rozlišení (60 000 MS, 15 000 MS/MS) s interní kalibrací zajišťují sub-ppm přesnost hmoty a rozlišení izotopových vzorců (např. detekce síry v timololmetabolitu m/z 349,1541).
• AcquireX background exclusion workflow umožnil spustit MS/MS na nízko intenzitních signálech maskovaných matricí, čímž se zvýšila účinnost identifikace o 30–50 % oproti konvenční DDA.
• Software Compound Discoverer automaticky předpovídal očekávané metabolity i neočekávané biotransformace, podporoval anotaci fragmentů (FISh scoring) a vyhledávání na základě izotopových vzorců (Pattern Scoring) a tříd sloučenin (Class Coverage).
• Zvýšená citlivost a selektivita identifikace nízkoabundantních metabolitů.
• Automatizovaná a integrovaná akvizice a zpracování dat minimalizuje čas a ruční zásahy.
• Užití v preklinických studiích metabolizmu, toxikologii a farmakokinetice.
• Možnost rychlého nasazení v QA/QC laboratořích a farmaceutickém průmyslu.
• Rozšíření inteligentních akvizičních strategií (např. hluboké skenování, iterativní vylučování) pro ještě komplexnější profilování.
• Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou interpretaci metabolomických dat.
• Aplikace v oblasti biomarkerů, personalizované medicíny a metabolomiky potravin.
• Kombinace s ortogonálními technikami (iontová mobilita, NMR) pro komplexní strukturní charakterizaci.
Pracovní postup založený na Orbitrap Exploris 240 MS, Vanquish Horizon UHPLC, inteligentním AcquireX akvizičním workflow a Compound Discoverer softwaru poskytuje robustní, vysoce citlivé a efektivní řešení pro profilování a strukturální identifikaci metabolitů malých molekul. AcquireX workflow významně zvyšuje počet identifikovaných metabolitů oproti konvenční DDA, což vede k hlubší interpretaci biotransformací v komplexních biologických vzorcích.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Profilování a identifikace metabolitů léků je klíčové v raných fázích vývoje nových farmak, protože odhaluje biotransformační dráhy, potenciální toxické produkty a farmakokinetické vlastnosti. Moderní přístupy založené na vysokorozlišovací přesné hmotnostní spektrometrii (HRAM MS) umožňují díky vynikající přesnosti hmoty, vysoké rychlosti skenování a rychlému přepínání polarity zachytit stopové úrovně metabolitů v složitých biologických matricích.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo demonstrovat výkonnost inteligentního pracovního postupu pro akvizici dat (AcquireX) na Orbitrap Exploris 240 MS v kombinaci s Vanquish Horizon UHPLC a softwarovým nástrojem Compound Discoverer pro komplexní profilování metabolitů modelových látek nefazodon, montelukast a timolol in vitro v lidských a potkaních jaterních mikrosomech. Studie porovnává tradiční data-dependent acquisition (DDA) s inteligentním AcquireX workflow.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky modelových sloučenin (10 µM) byly inkubovány s jaterními mikrosomy (1 mg/mL) za přítomnosti koenzymů NADPH, UDPGA a GSH po dobu 30 minut. Reakci bylo zastaveno přidáním acetonitrilu (3:1 v/v), vzorky po odstředění deproteinizovány, koncentrovány a doplněny do plazmy (1:5 v/v). Chromatograficky oddělení proběhlo na C18 UHPLC kolonu Hypersil GOLD VANQUISH (2,1 × 50 mm, 1,9 µm, 50 °C) s elucí gradientem na Vanquish Horizon UHPLC systému:
- Vanquish Binary Pump H
- Vanquish Split Sampler HT
- Vanquish Column Compartment H
- Vanquish Diode Array Detector FG
Hmotnostní spektrometrie proběhla na Orbitrap Exploris 240 s OptaMax NG ionizační zdrojem a EASY-IC interní kalibrací. Byly použity dva režimy akvizice: Full MS + Top3 ddMS2 s přepínáním polarity a Full MS + Top5 ddMS2 v pozitivním módu. Inteligentní AcquireX workflow automaticky generovalo exclusion/inclusion listy v reálném čase. Data zpracována v Compound Discoverer 3.2 s přednastaveným workflow „MetID with Stats Expected and Unknown with Background Removal".
Hlavní výsledky a diskuse
• AcquireX výrazně zvýšilo pokrytí MS/MS metabolitů: pro nefazodon bylo detekováno 21 metabolitů místo 10 (nárůst ~110 %), pro montelukast 11 místo 4 a pro timolol 7 místo 5.
• Rychlé přepínání polarity a vysoké rozlišení (60 000 MS, 15 000 MS/MS) s interní kalibrací zajišťují sub-ppm přesnost hmoty a rozlišení izotopových vzorců (např. detekce síry v timololmetabolitu m/z 349,1541).
• AcquireX background exclusion workflow umožnil spustit MS/MS na nízko intenzitních signálech maskovaných matricí, čímž se zvýšila účinnost identifikace o 30–50 % oproti konvenční DDA.
• Software Compound Discoverer automaticky předpovídal očekávané metabolity i neočekávané biotransformace, podporoval anotaci fragmentů (FISh scoring) a vyhledávání na základě izotopových vzorců (Pattern Scoring) a tříd sloučenin (Class Coverage).
Přínosy a praktické využití metody
• Zvýšená citlivost a selektivita identifikace nízkoabundantních metabolitů.
• Automatizovaná a integrovaná akvizice a zpracování dat minimalizuje čas a ruční zásahy.
• Užití v preklinických studiích metabolizmu, toxikologii a farmakokinetice.
• Možnost rychlého nasazení v QA/QC laboratořích a farmaceutickém průmyslu.
Budoucí trendy a možnosti využití
• Rozšíření inteligentních akvizičních strategií (např. hluboké skenování, iterativní vylučování) pro ještě komplexnější profilování.
• Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou interpretaci metabolomických dat.
• Aplikace v oblasti biomarkerů, personalizované medicíny a metabolomiky potravin.
• Kombinace s ortogonálními technikami (iontová mobilita, NMR) pro komplexní strukturní charakterizaci.
Závěr
Pracovní postup založený na Orbitrap Exploris 240 MS, Vanquish Horizon UHPLC, inteligentním AcquireX akvizičním workflow a Compound Discoverer softwaru poskytuje robustní, vysoce citlivé a efektivní řešení pro profilování a strukturální identifikaci metabolitů malých molekul. AcquireX workflow významně zvyšuje počet identifikovaných metabolitů oproti konvenční DDA, což vede k hlubší interpretaci biotransformací v komplexních biologických vzorcích.
Reference
- Zhu M., van Breemen R. B. Drug Metabolite Profiling and Identification by High-resolution Mass Spectrometry. Journal of Biological Chemistry. 2011; 286(29):25419–25425.
- Thermo Fisher Scientific. Smart Note: AcquireX Intelligent Data Acquisition Technology for Orbitrap Tribrid Mass Spectrometers. SN65392-EN. 2020.
- Thermo Fisher Scientific. White Paper: Compound Discoverer Software – Compounding Insights for Small Molecule Research. WP65210-EN. 2018.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Search for What’s Missing: Unknown Compound Characterization Using LC-MS
2019|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Search for What’s Missing: Unknown Compound Characterization Using LC-MS Kate Comstock Sr. Marketing Specialist, Pharma/Biopharma Marketing The world leader in serving science Small Molecule Structure Analysis Small molecule structure analysis encompasses broad applications: Pharmaceutical, metabolomics, food & environmental, clinical, forensic,…
Klíčová slova
acquirex, acquirexmsn, msnhydrolysis, hydrolysisstructure, structureworkflow, workfloworbitrap, orbitrapamprenavir, amprenavirmass, massoxidation, oxidationmetabolites, metabolitesisotope, isotopedata, datamolecule, moleculeparent, parentmzcloud
Enhanced Metabolite Identification using Orbitrap Tribrid Mass Spectrometer
2018|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Enhanced Metabolite Identification using Orbitrap™ Tribrid Mass Spectrometer Shuguang Ma, Ph.D. Drug Metabolism and Pharmacokinetics Genentech, Inc. Thermo Fisher Scientific 2018 ASMS Breakfast Workshop, June 04, 2018 Outline Introduction Orbitrap ID-X with AcquireX Algorithm and Workflow Case…
Klíčová slova
acquirex, acquirexabundance, abundanceamprenavir, amprenavirhydrolysis, hydrolysisrelative, relativemsn, msnmetabolite, metaboliteinclusion, inclusionlist, listexclusion, exclusionoxidation, oxidationorbitrap, orbitrapmetabolites, metabolitesamide, amidebile
Confident transformation site localization of PROTAC drug metabolites facilitated by multi-stage fragmentation LC-MS
2024|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 003385 Pharma Confident transformation site localization of PROTAC drug metabolites facilitated by multi-stage fragmentation LC-MS Authors Application benefits Sven Hackbusch , Min Du 1 2 • Confident detection and structure elucidation of low abundant PROTAC drug metabolites…
Klíčová slova
oxidation, oxidationfragmentation, fragmentationmsn, msntribrid, tribridprotac, protaclocalization, localizationascend, ascendtransformation, transformationdiscoverer, discoverermetabolites, metabolitesdesaturation, desaturationbiopharma, biopharmatransformations, transformationsexclusion, exclusiontopspeed
A complete workflow for improved untargeted metabolome annotation and identification using ultra high- resolution accurate mass and LC-MSn Orbitrap-based mass spectrometry
2018|Thermo Fisher Scientific|Postery
A complete workflow for improved untargeted metabolome annotation and identification using ultra highn resolution accurate mass and LC-MS Orbitrap-based mass spectrometry David A. Peake, Reiko Kiyonami, Ioanna Ntai, Amanda Souza and Ralf Tautenhahn, Thermo Fisher Scientific, 355 River Oaks Parkway,…
Klíčová slova
pos, posneg, negnsk, nskcil, cilacid, aciduntargeted, untargetedmatch, matchorbitrap, orbitrapannotation, annotationmzcloud, mzcloudsemi, semiformula, formulametabolites, metabolitestargeted, targetedidentification