Exploration of Single Cell Lipidomics with a Novel Multi-reflecting Q-Tof Platform

Význam tématu

Single-cell lipidomics představuje klíčový nástroj pro detailní molekulární charakterizaci heterogenních buněčných populací. Využití vysoce výkonných Q-Tof hmotnostních spektrometrů umožňuje detekovat lipidy i z jediných buněk, což je zásadní pro biomedicínský výzkum, farmakologii a klinickou diagnostiku.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl vyvinout robustní workflow pro analýzu lipidů na úrovni jedné buňky využitím platformy ACQUITY Premier LC ve spojení s novým Xevo MRT Q-Tof MS. Autoři optimalizovali chromatografické podmínky i parametry MS tak, aby bylo dosaženo co nejvyšší rozlišení, citlivosti a hmotnostní přesnosti.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografie: ACQUITY Premier LC
• Kolony: C18 CSH (1.7 µm, 2.1 × 100 mm), testováno také C8 a C30
• Gradient: 12min, vyhodnoceny i délky od 3.7 do 29 min
• Flow rate: 0.1–0.4 ml/min
• MS: Xevo MRT Q-Tof, režim MSE, scan rychlost 10 Hz (testovány 1–20 Hz)
• Izolace buněk: FACS (1, 10, 100 buněk) a 96-well ředění
• Interní standardy: EquiSPLASH® lipid mix
• Software: Progenesis QI, MetaboAnalyst 6.0, Lipostar

Hlavní výsledky a diskuse

• Limit detekce (LOD) 5.5 ng/ml a limit kvantifikace (LOQ) 16.4 ng/ml pro 18:1(d7) LPC s lineární křivkou r2=0.9999.
• Identifikováno a anotováno přes 200 lipidových značek zahrnujících PC, PE, PI, PS, PG, SM, Cer, TG a CE.
• PLS-DA analýza prokázala jasné odlišení THP-1, C1R a Jurkat buněk na základě lipidových profilů.
• Spektrální hmotnostní přesnost pod 1 ppm (např. PC 36:2 s odchylkou 0.38 ppm).
• Detekce lipidových molekul z jediných buněk s dynamickým rozsahem přes 5 řádů.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost kvantifikovat a charakterizovat lipidy přímo v jednotlivých buňkách.
• Vysoká citlivost a přesnost podporuje výzkum buněčné heterogenity a biomarkerů.
• Rychlý workflow vhodný pro vysoce propustné farmaceutické aplikace a QA/QC laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s dalšími single-cell OMICs (proteomika, metabolomika).
• Rozšíření na klinické vzorky a vzácné buněčné populace (např. rakovinné kmenové buňky).
• Automatizace a miniaturizace pro vyšší propustnost.

Závěr

Studie dokazuje, že kombinace ACQUITY Premier LC a Xevo MRT Q-Tof MS spolu s FACS přípravou poskytuje robustní a citlivé řešení pro single-cell lipidomics. Metoda nabízí vynikající rozlišení, dynamický rozsah a hmotnostní přesnost nutné pro detailní analýzu lipidového profilu jednotlivých buněk.

Reference

• Pang Z., Lu Y., Zhou G. a kol. MetaboAnalyst 6.0: towards a unified platform for metabolomics data processing, analysis and interpretation. Nucleic Acids Research, 2024.