High Resolution Mass Spectrometry Metabolic Profiling of Human Urine Using the SELECT SERIES™ MRT

Význam tématu

Metabolické profilování lidského moči pomocí vysoce přesné hmotnostní spektrometrie umožňuje odhalit vliv exogenních faktorů na zdraví a průběh onemocnění. Precizní měření hmotnosti iontů a rozlišení izotopových vzorců zvyšuje jistotu identifikace metabolitů a podporuje validitu biologických interpretací.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat využití přístroje SELECT SERIES MRT integrovaného s UPLC a specializovanými softwarovými nástroji pro komplexní analýzu lidské moči od kuřáků, nekuřáků a pasivních kuřáků. Studie se zaměřila na sub-ppm hmotnostní přesnost, vysoké rozlišení izotopů a robustní statistickou analýzu.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: zředění moči 1:4, vortex, centrifugace (13 000 rpm, 10 min), trojité injekce s QC kontrolou.
• Chromatografie: ACQUITY Premier UPLC se sloupcem HSS T3 (1.8 µm, 2.1×100 mm), gradient vody a acetonitrilu s 0.1 % kyseliny mravenčí, teplota kolony 45 °C, 5 µL injekce.
• Hmotnostní spektrometrie: SELECT SERIES MRT, ESI pozitivní i negativní, režim MSE, rozsah 50–2400 m/z, sub-ppm přesnost, kolizní energie 10–40 eV.
• Software: MassLynx V4.2 pro sběr dat, Progenesis QI V3.0 pro zpracování (alignace, pickování, normalizace) a MetaboAnalyst pro statistiku.

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA ukázala jasné oddělení skupin kuřáků, nekuřáků a QC se stabilními výsledky (CV<30 %).
• OPLS-DA identifikovala klíčové metabolity rozlišující skupiny, včetně farmak a drog (např. acetaminofen glukuronid, ranitidin, kotrimoxazol, benzoylecgonin).
• Detailní izotopová distribuce podpořila potvrzení elementalní skladby s chybami 0.09–1.86 ppm a vysokou reprodukovatelností.
• Abundance profile metabolitů nikotinu korelovaly s expozicí, což zvýšilo důvěru v identifikace.

Přínosy a praktické využití metody

Díky vysoké hmotnostní přesnosti a rozlišení izotopových vzorců umožňuje metoda spolehlivou identifikaci a kvantifikaci exogenních a endogenních metabolitů. Workflow zkracuje validační fáze, rozšiřuje metabolickou pokrytí a podporuje objev biomarkerů v klinických, toxikologických i farmakokinetických studiích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dat z proteomiky a genomiky pro multidisciplinární přístupy.
• Automatizace anotace metabolitů s využitím strojového učení.
• Nasazení v personalizované medicíně a monitorování environmentálních toxinů.

Závěr

Vysoce přesná hmotnostní spektrometrie SELECT SERIES MRT v kombinaci s UPLC a propracovanými softwarovými nástroji významně zvyšuje důvěru v anotace metabolitů. Metodika umožňuje robustní a reprodukovatelné metabolické profilování lidské moči s širokými aplikacemi v biomedicínském výzkumu.

Reference

1. Smith CA et al. Anal Chem 2006;78(3):779–787.
2. Cooper-Shepherd DA et al. J Am Soc Mass Spectrom 2023;34(2):264–272.
3. Pang Z et al. Nat Protoc 2022;17(8):1735–1761.
4. Xia J et al. Nucleic Acids Res 2009;37:W652–W660.
5. Mwenya DM et al. Antimicrob Agents Chemother 2010;54(9):3756–3762.
6. Sohy C et al. Eur Respir J 2002;19(5):966–975.