Employing ballistic gradients, vacuum jacketed columns and prototype benchtop multi reflecting time-of-flight (MRT) to increase lipidomic throughput whilst maintaining highly confident identifications

Význam tématu

Rychlé a spolehlivé analýzy lipidů jsou klíčové pro objevování biomarkerů v klinických studiích, které zahrnují stovky až tisíce vzorků. Zkrácení doby chromatografické separace bez ztráty rozeznávací schopnosti hraje zásadní roli ve zvyšování kapacity laboratoře a snižování spotřeby organických rozpouštědel.

Cíle a přehled studie / článku

Tento článek porovnává konvenční chromatografii s novou konfigurací vakuově izolovaných kolon (VJC) a benchtop multi-reflektujícím TOF hmotnostním spektrometrem (Xevo MRT) při analýze lipidů v séru zdravých kontrol a pacientů s kolorektálním karcinomem. Hlavním cílem bylo ověřit, zda nové uspořádání umožní vyšší průchodnost analytických běhů přitom zachovat nebo zlepšit citlivost a identifikaci lipidů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci lipidů byl použit isopropanol s interním standardem EquiSPLASH™. Chromatografie probíhala na CSH UPLC™ kolónách (2,1 × 50 mm) ve standardním provedení i ve vakuově izolované verzi. Gradienty trvající 4, 2 či 1 minutu byly spuštěny proudem 0,8 nebo 0,5 ml/min. Detekce byla realizována na Xevo™ MRT TOF MS s frekvencí až 100 Hz a rozlišením 100 000 FWHM v režimu MSE.

Hlavní výsledky a diskuse

VJC přinesly zúžení šířky chromatografických píku a zvýšení intenzity signálu až o 3,5násobek počtu detekovaných rysů oproti konvenční koloně při 4min metodě. Zkrácení gradientu na 2 minuty u VJC zachovalo vysoké rozlišení, zdvojnásobilo průchodnost a snížilo spotřebu rozpouštědel o ~70 %. Metoda o 1 minutě umožnila trojnásobný nárůst throughputu a ~85 % úsporu rozpouštědel za jasné diskriminace mezi zdravými a nádorovými vzorky ve vícerozměrných analýzách PLS-DA.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zvýšení kapacity laboratorních analýz lipidu v klinických studiích.
• Snížení spotřeby organických rozpouštědel a provozních nákladů.
• Zachování nebo zlepšení citlivosti a spolehlivosti identifikace lipidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vyšší průchodnost a šetrnost k prostředí budou hnacím motorem rozvoje chromatografických a hmotnostně spektrometrických technologií. Integrace VJC s ultra-rychlými MS jako Xevo MRT umožní masivní cohortové studie v lipidomice i dalších omikách. Další snížení gradientního času a optimalizace softwarových algoritmů pro dekonvoluci dat rozšíří využití v personalizované medicíně a QA/QC procesech.

Závěr

Konfigurace s vakuově izolovanými kolónami ve spojení s benchtop MRT TOF MS výrazně zlepšila kapacitu, citlivost a ekologickou udržitelnost analýz lipidů. Metody s gradienty 4, 2 či 1 minuta nabízí flexibilní škálování podle potřeb laboratoře bez kompromisů v kvalitě dat.

Reference

1. Gray N. a kol. 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 RS. a kol. High Throughput UHPLC-MS-Based Lipidomics Using Vacuum Jacketed Columns. J. Proteome Res. 2022;21(3):691–701.
3. Conroy MJ. a kol. LIPID MAPS: update to databases and tools for the lipidomics community. Nucleic Acids Res. 2023.
4. Pang Z. a kol. MetaboAnalyst 6.0: towards a unified platform for metabolomics data processing, analysis and interpretation. Nucleic Acids Res. 2024.