A High-Throughput Lipodomic Workflow Using the Waters Xevo MRT Mass Spectrometer

Význam tématu

Lipidomika nabízí detailní pohled na složení lipidů v biologických vzorcích, což je klíčové pro pochopení buněčné signalizace, metabolismu a patofyziologie onemocnění. Vysokopropustné analytické postupy umožňují rychlé zpracování velkých souborů vzorků, což je nezbytné pro epidemiologické studie a biomarkerový výzkum.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrativně předvést komplexní lipidomickou metodiku založenou na Waters Xevo™ MRT hmotnostním spektrometru ve spojení s vysoce výkonnou chromatografií a softwarem LipoStar2 v analýze vzorků lidské plazmy z pacientů s kolorektálním karcinomem. Studie hodnotila robustnost, přesnost a reprodukovatelnost měření při vysoké rychlosti skenování.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: plazma od 6 zdravých kontrol, 4 pacientů s kolorektálním karcinomem a 2 s karcinomem rekta, dále NIST SRM 1950 a referenční QC.

Chromatografie:

• LC systém: Waters ACQUITY™ Premier
• Kolona: ACQUITY Premier UPLC™ CSH™ C18, 2.1 × 50 mm, 1.7 μm
• Teplota kolony: 55 °C; teplota vzorku: 8 °C; objem injekce: 0.5 μL
• Mobilní fáze A: 50:25:25 H₂O:IPA:MeCN s 5 mM acetát-amonným a 0,05 % octovou kyselinou
• Mobilní fáze B: 50:50 IPA:MeCN s 5 mM acetát-amonným a 0,05 % octovou kyselinou
• Rychlost průtoku: 0,4 mL/min; gradient 4 min

Hmotnostní spektrometrie:

• Zařízení: Xevo™ MRT Mass Spectrometer
• Režimy: ESI pozitivní i negativní ionizace; MSE akvizice
• Rozlišení: 100 000 FWHM při skenovací rychlosti až 100 Hz
• Rozsah m/z: 50–1 200; teplota desolvatace: 500 °C; zdroj 120 °C
• Duální zesilovač ADC pro vysokou dynamiku a stálost

Informatika:

• Software pro akvizici: waters_connect™ Platform (Sample Sub, AME, DATA Convert)
• Zpracování: přímý export .mzML a analýza v LipoStar2

Hlavní výsledky a diskuse

Ve více než 200 injekcích metodika prokázala vysokou stabilitu a přesnost:

• Hmotnostná přesnost 0,95 ppm RSD pro deuterovaný triglycerid (d7)
• Reprodukovatelnost plochy píku 7,8 % RSD
• Odchylka retence 0,1 % RSD
• Rozlišení ~80 000 FWHM při skenování 1–20 Hz

Analýza endogenního ceramidu Cer 18:1/24:0 ukázala jeho regulaci u pacientů s kolorektálním karcinomem. Rychlé gradienty RAMMP spolu s robustní akvizicí umožnily detailní statistické i biomarkerové hodnocení.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda kombinuje krátký čas analýzy (4 min) s vysokou kvalitou dat, což umožňuje:

• Vysokopropustné sledování lipidomických profilů ve velkých kohortách
• Rychlou identifikaci a kvantifikaci lipidů při užších tolerancích
• Efektivní integraci s bioinformatickými nástroji pro rychlé vyhodnocení výsledků

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zrychlení skenovacích rychlostí až na 50–100 Hz pro ještě vyšší propustnost. Integrace iontové mobility a pokročilých AI algoritmů pro hlubší rozlišení lipidových izomerů a větší automatizaci zpracování dat poskytne nové možnosti v personalizované medicíně a environmentální metabolomice.

Závěr

Workflow založené na Xevo™ MRT Mass Spectrometer a špičkové UPLC chemii prokázalo vynikající výkonnost i při vysokém zatížení vzorků. Stabilita hmotnostní přesnosti, retence i plochy píku podporuje aplikace v klinických studiích a velkých epidemiologických projektech.

Reference

1. Morgan et al., Gut 2023;72:338-344. DOI:10.1136/gutjnl-2022-327736
2. Rapid Microbore Metabolic Profiling (RAMMP) with Ion Mobility for the Lipidomic Investigation of Plasma from Breast Cancer Patients, King A. et al., Waters Application Note 720006321, 2018
3. Goracci L. et al., Anal. Chem. 2017, 89(11):6257–6264
4. Gomez-Larrauri A. et al., Medicina 2021;57(7):729