EMPLOYING BALLISTIC GRADIENTS, VACUUM JACKETED COLUMNS AND A NOVEL MRT TO INCREASE LIPIDOMIC THROUGHPUT WHILST MAINTAINING HIGHLY CONFIDENT IDENTIFICATIONS

Význam tématu

Rychlá a spolehlivá analýza lipidů se stává klíčovým prvkem v lipidomice, kde počet vzorků roste s potřebou identifikace nových biomarkerů. Zkrácení doby separace bez ztráty citlivosti a rozlišení je nezbytné pro průmyslové aplikace, klinické studie a environmentálně šetrné postupy.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři se zaměřili na porovnání konvenčních CSH UPLC sloupců a vakuově izolovaných sloupců (VJC) integrovaných do proudu vzorku pro vysokorychlostní lipidomické analýzy. Cílem bylo udržet vysokou kvalitu dat při zkrácení gradientního času a snížení spotřeby organických rozpouštědel.

Použitá metodika a instrumentace

Ultrarychlá separace lipidů:

• Extrahování lipidů ze séra zdravých i nemocných pacientů (karcinom kolorekta) pomocí isopropanolu s interním standardem EquiSPLASH (100 ng/ml).
• CSH UPLC kolony 2,1 × 50 mm: klasická (proud 0,8 ml/min) vs. vakuově izolovaná (VJC) se sníženým proudem 0,5 ml/min.
• Gradienty: 4 min (1→90 % fáze B), 2 min a 1 min, přímé převedení pomalu na rychlou analýzu.

Detekce a zpracování dat:

• Mass spectrometr XEVO MRT – několik odrazových zrcadel, 100 000 FWHM, 20 Hz skenování (4 a 2 min gradient), 30 Hz (1 min).
• Režim MSE (střídavé nízké 6 eV a vysoké 20–40 eV kolizní energie).
• Software: DATA Convert (.mzML), Lipostar 2 s databází LIPID MAPS, MetaboAnalyst 6.0 (PLS-DA), LC-MS Toolkit (retence a šířka píků).

Hlavní výsledky a diskuse

• VJC udrželo úzké píkty a zvýšilo jejich výšku díky lepší ionizaci při nižším průtoku.
• 4min VJC metoda detekovala 3,5× více lipidových signálů než konvenční sloupec při stejném gradientu.
• 2min VJC zdvojnásobila propustnost vzorků a snížila spotřebu rozpouštědel o ~70 %.
• 1min VJC přinesla 300% nárůst propustnosti a ~85% úsporu rozpouštědel oproti standardní 4min metodě.
• PLS-DA prokázala jasné rozlišení mezi kontrolními a karcinomovými vzorky při všech rychlých metodách.

Přínosy a praktické využití metody

Provoz VJC v kombinaci s MRT detektorem umožňuje:

• Výrazné zvýšení výstupu dat bez kompromisu v rozlišení masy.
• Rychlejší zpracování rozsáhlých kohort při nižší spotřebě organických rozpouštědel.
• Široké uplatnění v klinických a CRO laboratořích pro screening biomarkerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zkracování gradientu pod 1 minutu a zvýšení automatizace pro velké studie.
• Integrace s green chemistry přístupy – nové šetrné mobilní fáze.
• Aplikace metody v jiných omikových oblastech (metabolomika, proteomika).
• Počítačově asistovaná optimalizace parametrů separace a datové analýzy umělou inteligencí.

Závěr

Vakuově izolované UPLC kolony ve spojení s vysokorychlostním Xevo MRT MS poskytují výrazně vyšší throughput a citlivost při zachování excelentního rozlišení. Metoda umožňuje rychlé a ekologičtější analýzy lipidů vhodné pro rozsáhlé klinické i výzkumné studie.

Reference

1. Gray N. et al. Development of a Rapid Microbore Metabolic Profiling Ultraperformance Liquid Chromatography–Mass Spectrometry Approach for High-Throughput Phenotyping Studies. Anal. Chem. 2016, 88(11):5742–5751.
2. Plumb R.S. et al. High Throughput UHPLC-MS-Based Lipidomics Using Vacuum Jacketed Columns. J. Proteome Res. 2022, 21(3):691–701.
3. Conroy M.J. et al. LIPID MAPS: update to databases and tools for the lipidomics community. Nucleic Acids Res. 2023.
4. Pang Z. et al. MetaboAnalyst 6.0: towards a unified platform for metabolomics data processing, analysis and interpretation. Nucleic Acids Res. 2024.