Search for What’s Missing: Unknown Compound Characterization Using LC-MS

Význam tématu

Analýza struktur malých molekul je klíčová v širokém spektru aplikací od farmacie přes metabolomiku až po potravinářskou a environmentální analytiku. V oblasti farmaceutického výzkumu přináší přesná identifikace neznámých sloučenin podklady pro hodnocení nečistot, degradantů a metabolitů. Výsledná data ovlivňují bezpečnost a účinnost léčiv a zajišťují dodržování přísných regulačních požadavků.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentovaného whitepaperu je ukázat možnosti vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie Orbitrap pro identifikaci neznámých malých molekul pomocí LC-MS. Studie popisuje instrumentální platformy, nová data acquisition workflow AcquireX a softwarové nástroje Compound Discoverer 3.0, Mass Frontier 8.0 a kvalitní spektrální databáze mzCloud a mzVault.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace
  Orbitrap ID-X Tribrid MS, Q Exactive MS, LTQ Orbitrap hybridní MS, Orbitrap Exploris MS
• Data acquisition
  Konvenční data dependent acquisition (DDA) vs AcquireX automaticky generující exclusion a inclusion listy
• Data processing
  Thermo Scientific Compound Discoverer 3.0 pro predikci biotransformací a vyhledávání, Mass Frontier 8.0 pro fragmentaci, spektrální knihovna mzCloud a lokální mzVault

Hlavní výsledky a diskuse

Oproti klasickému DDA workflow AcquireX umožňuje vyřadit pozadí a selektivně se zaměřit na neznámé komponenty, což vede k dvojnásobnému počtu vyvolaných MSn analýz. Případová studie metabolitů amprenaviru v lidských hepatomických mikrosomech prokázala identifikaci 21 metabolit pomocí AcquireX oproti 8 metabolitům z konvenčního přístupu. Softwarové nástroje umožnily predikci očekávaných biotransformací, vyhledávání neznámých struktur na základě fragment ion search a porovnání s referenčními spektry.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená účinnost a přesnost identifikace trace level komponent pomocí vysoké rozlišovací schopnosti (>500000 při m/z 200) a vysoké hmotnostní přesnosti (<1 ppm)
• Automatizace workflow získávání dat s minimem ručních zásahů a opakovaných injekcí
• Komplexní softwarový balík pro confident ID včetně statistické a diferencální analýzy

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj bude směřovat k dalšímu zvyšování rychlosti analýzy při zachování ultra vysokého rozlišení a přesnosti. Integrace umělé inteligence pro automatickou interpretaci MSn dat, rozšíření spektrálních databází a zlepšení uživatelského rozhraní slibují další zrychlení a spolehlivost analýz. Emerging workflow AcquireX lze adaptovat pro metabolomiku, environmentální screening a analýzu přírodních produktů.

Závěr

Orbitrap MS platformy včetně ID-X a Q Exactive v kombinaci s AcquireX workflow představují robustní a flexibilní řešení pro identifikaci neznámých malých molekul. Synergie vysoce výkonných analytických metod a pokročilého softwaru umožňuje rychlou, přesnou a systematickou charakterizaci neznámých sloučenin v různých aplikacích analytické chemie.

Reference

• Comstock K. Search for Whats Missing: Unknown Compound Characterization Using LC-MS, Thermo Fisher Scientific Application Note
• Pähler A., Brink A. Data dependent acquisition strategies in drug discovery, Drug Discov Today Technol., 2013, 10, e207-213
• USP Chapter 1663, Mass Spectrometry Identification Categories