HIGH THROUGHPUT PLASMA PROFILING OF HUMAN LIVER DISEASE SAMPLES USING RAPID CHROMATOGRAPHY AND A MULTI- REFLECTING TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETER

Význam tématu

Metabolomika hraje zásadní roli při odhalování biochemických změn spojených s onemocněním jater, zejména akutně na chronickém selhání jater (ACLF) a akutním jaterním selhání (ALF). Mapování metabolitů a lipidů umožňuje identifikovat rané biomarkery pro diagnostiku a vývoj nových terapeutik.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat metody rychlé chromatografie (RAMMP) a vakuově izolovaných kolon (VJC) v kombinaci s vysoce resolučním multireflektujícím TOF hmotnostním spektrometrem (SELECT SERIES MRT) pro analýzu plazmy pacientů ve skupinách: zdraví, cirhóza, ACLF a ALF. Studie se zaměřila na robustnost, propustnost a přesnost anotace metabolitů a lipidů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky plazmy podstoupily dvoustupňovou extrakci: proteinovou precipitaci pro lipidy a akronitrilové srážení pro malé molekuly.

• Chromatografie HILIC: ACQUITY BEH amide, 1,0 × 50 mm, mobilní fáze voda/acetonitril s amonnou formou.
• Chromatografie RP lipidů: ACQUITY BEH C8, mobilní fáze voda/isopropanol/acetonitril s amonným acetátem.
• VJC kolon: stejné rozměry, vakuově izolované pro zvýšení separační účinnosti.
• MS detekce: SELECT SERIES MRT TOF, rozlišení 170–200 000 FWHM při 30 Hz, režimy DIA MSE v pozitivní i negativní ESI, lockmass leucine enkephalin.
• Software: MassLynx v.4.2, MARS a Lipostar2 pro výběr stop, normalizaci, vyhledání v databázi a stat. analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse

• QC vzorky se v PCA dobře shlukovaly a potvrdily stabilitu metod po 168 injekcích bez významné driftu.
• OPLS-DA rozlišila zdravé a nemocné skupiny, identifikovala významné lipidy (LPC, PC, SM) s hmotnostní přesností 0,1–0,3 ppm.
• VJC poskytla ostřejší chromatografické píky, vyšší počet skenů na pík a lepší rozlišení sousedních složek než klasická RAMMP metoda.
• Rozložení skupin v PCA pro RAMMP a VJC bylo podobné, což ukazuje na srovnatelnou kvalitu dat, přičemž VJC minimalizovala šířku píků.

Přínosy a praktické využití metody

Rapidní chromatografické přístupy v kombinaci s vysoce přesným MRT TOF spektrometrem zajišťují vysokou propustnost a reprodukovatelnost analýzy rozsáhlých kohort.
Metodika umožňuje robustní detekci a kvantifikaci potenciálních biomarkerů pro včasnou diagnostiku onemocnění jater a podporuje farmaceutický výzkum.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace iontové mobility a další zrychlené separační techniky může dále zvýšit selektivitu a propustnost. Rozvoj automatizované přípravy vzorků a pokročilých datových analýz (umělá inteligence, strojové učení) umožní robustnější biomarker screening a personalizovanou medicínu.

Závěr

Studie prokázala, že rychlé chromatografické metody (RAMMP i VJC) v kombinaci s multireflektujícím TOF spektrometrem poskytují spolehlivá, vysoce přesná a propustná řešení pro metabolomické profilování plazmy. VJC technologie přináší lepší tvar píků a vyšší rozlišení, aniž by zásadně změnila statistické rozložení dat.

Reference

1. Liu G. et al. Metabolomics profiles in acute-on-chronic liver failure. Front Pharmacol, 2022.
2. King A. M. et al. Rapid profiling method for polar analytes in urine. Metabolomics, 2019.
3. King A. M. et al. Rapid lipid profiling in human plasma. J Chromatogr A, 2020.
4. Plumb R. S. et al. High-throughput profiling using VJC. Anal Chem, 2021.
5. Plumb R. S. et al. UHPLC-MS-based lipidomics with vacuum jacketed columns. J Proteome Res, 2022.
6. Cooper-Shepherd D. A. et al. Hybrid quadrupole-multireflecting TOF system. J Am Soc Mass Spectrom, 2023.