Profiling and quantitation of bile acids in human biofluids by LC-TIMS-MS

Význam tématu

Bile kyseliny hrají klíčovou roli v trávení tuků a jsou spojovány s mikrobiomem a řadou onemocnění.
Jejich široká chemodiverzita a přítomnost isobarických a izomerických forem vyžaduje vysoce specifickou a kvantitativní analytiku.

Cíle a přehled studie

Vyvinout a validovat RP-LC-TIMS-MS metodu pro komplexní profilování a kvantifikaci až 71 různých bile kyselin ve vzorcích lidských biofluid.
Ověřit schopnost separace izomerů, linearitu v nano až mikromolárním rozmezí a shodu výsledků s referenčními plazmaty (SRM 1950).

Použitá instrumentace

• UHPLC systém Elute
• Trapped Ion Mobility spektrometr timsTOF Pro 2 s VIP-HESI zdrojem
• RP-C8 kolona a optimalizované gradienty (12,5–15 min)
• Standards: Cambridge Isotope Labs, Steraloids, Medical Isotopes
• Referenční plazma NIST SRM 1950
• Software: TASQ® 2023 a MetaboScape® 2023

Metodika

Extrahované bile kyseliny v negativním ionizačním módu (– a [M+Acetate]–) byly separovány kombinačně chromatograficky a iontově mobilně (TIMS), čímž získáváme čtyřrozměrná data: m/z, retence, mobilita a případně MS/MS.
Dekonvoluce a anotace proběhly v TASQ a MetaboScape s automatickou kalibrací hmotnosti a mobility.

Hlavní výsledky a diskuse

• Úspěšná separace 71 syntetických bile kyselin, včetně izomerů lithocholové a allolithocholové, které byly rozlišeny pouze TIMS.
• Kalibrační křivka taurocholové kyseliny vykázala linearitu 1–5000 nM (R² = 0,9987, rezidua <20 %).
• Ve vzorku SRM 1950 bylo anotováno 25 bile kyselin s koncentracemi v souladu s literaturou.
• Mezilaboratorní srovnání CCS hodnot ukázalo průměrnou odchylku pouhých 0,3 % mezi dvěma lokalitami a s referencí z Drift Tube.
• Untargeted workflow odhalil další kandidáty, např. isoglykoholovou kyselinu s ranější retencí.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená specifičnost a schopnost rozlišit izomery bez potřeby dodatečných derivatizací.
• Široký lineární rozsah kvantifikace pokrývající až 3,7 dekády.
• Vysoká reprodukovatelnost mezi laboratořemi a možnost automatizované analýzy komplexních vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databáze CCS hodnot o další konjugované a netypické bile kyseliny.
• Integrace s dalšími omickými metodami pro holistické studie metabolismu.
• Vývoj algoritmů strojového učení pro rychlou anotaci a predikci nových konjugátů.
• Aplikace v klinické diagnostice a monitorování pacientů s onemocněním gastrointestinálního traktu.

Závěr

Předložená RP-LC-TIMS-MS metoda umožňuje vysoce specifické profilování a přesnou kvantifikaci bile kyselin v biologických matricích.
Vysoká reprodukovatelnost, schopnost rozlišit izomery a široký dynamický rozsah ji činí vhodnou pro výzkum i rutinní laboratorní aplikace.

Reference

1. DOI:10.1038/s41586-020-2047-9
2. DOI:10.1021/acs.analchem.5b01556
3. DOI:10.1194/jlr.M079012
4. https://mcleanresearchgroup.shinyapps.io/CCS-Compendium
5. DOI:10.1021/jasms.0c00015