Empower the Quantitation of Amino Acids and Acylcarnitine for Inborn Error of Metabolism Screening using Flow Injection – Orbitrap Mass Spectrometer

Význam tématu

Výzkum vrozenéch metabolických poruch (IEM) prostřednictvím analýzy aminokyselin a acylkarnitinů v kapkách suché krve hraje klíčovou roli v novorozeneckém screeningu. Diagnostika včasných a specifických biomarkerů umožňuje terapii v raném stádiu, čímž se snižuje riziko trvalých následků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat rychlou metodu kvantifikace 12 aminokyselin a 13 acylkarnitinů z suchých krevních skvrn (DBS) pomocí techniky FIA-HRAM-MS/MS a komerčního testovacího kitu. Metoda vznikla ve spolupráci s Thermo Fisher Scientific za účelem zlepšení přesnosti a robustnosti novorozeneckého screeningu.

Použitá instrumentace

• Thermo Fisher Vanquish Flex UHPLC (v režimu flow injection analysis)
• Orbitrap Exploris 120 s rozlišením 60 000 pro full-MS a 15 000 pro cílené MS2
• HESI OptaMax NG ion source s pozitivním ESI
• Software Thermo Scientific TraceFinder verze 5.1 SP3 Clinical
• mzVault knihovna pro fragmentační a izotopickou analýzu

Použitá metodika

Analýza vyůžívá přímou infuzi bez chromatografie (FIA):

• Extrahování analytů a interních standardů z 3,2 mm disků DBS dle protokolu kitu
• Infuze při konstantním průtoku 0,05–0,5 mL/min v 100 % mobilní fázi
• Cílené MS2 (tMS2) se šířkou izolace 0,8 Da a kolizním napětím 40 eV pro většinu analytů
• Glycin kvantifikován režimem full-MS s izotopickou shodou pro nízké fragmenty
• Toleranční okno hmotnostní odchylky 5 ppm
• Inter- a intra-denní reproducibility testované na kontrolních úrovních I a II (5 příprav × 3 dny)

Hlavní výsledky a diskuse

• Přesnost a přesnost (%RSD) pod 12 % pro většinu analytů; %CV interních standardů pod 9 %
• Inter-denní i intra-denní %RSD potvrzuje vysokou robustnost srovnatelnou s metodami na TSQ Quantis
• Vysoké rozlišení Orbitrapu eliminuje izobarické interference a zvyšuje jistotu identifikace pomocí fragmentačních vzorů
• Software TraceFinder prozrazuje čistotu extrahovaných iontových chromatogramů a přesné izotopické porovnání

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy díky eliminaci kapalné chromatografie
• Zvýšení jistoty detekce díky vysoké hmotnostní přesnosti a úplnému MS2 spektru
• Možnost integrace do novorozeneckého screeningu a QA/QC laboratorních protokolů
• Flexibilní rozšíření panelu analytů bez prodloužení doby akvizice

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření počtu sledovaných metabolitů a acylkarnitinů pomocí multiplexních panelů
• Implementace umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci výsledků
• Dynamická adaptace akvizičních parametrů v reálném čase
• Integrace do LIMS a standardizace mezi laboratořemi

Závěr

Vyvinutá metoda FIA-HRAM-MS/MS pro kvantifikaci aminokyselin a acylkarnitinů z DBS poskytuje rychlý, spolehlivý a vysoce přesný screening vrozených poruch metabolismu. Kombinace eliminace chromatografie, vysokého rozlišení a komplexní datové analýzy představuje moderní nástroj pro novorozenecký screening a laboratorní kontrolu kvality.

Reference

• 1. Guo J., Song Y., Hassell K. Thermo Fisher Scientific, 2023. TN001293