The Achievability of Single Cell Lipidomics Utilizing the Novel Xevo™ MRT Mass Spectrometer

Význam tématu

Analýza jednotlivých buněk na úrovni lipidomu odhaluje heterogenitu, kterou nelze zachytit při analýze hromadných vzorků. Single cell lipidomika umožňuje detailní zkoumání rozdílů v lipidovém složení morfologicky i geneticky identických buněk a otevírá nové možnosti v základním výzkumu i klinických aplikacích.

Cíle a přehled studie

Cílem této práce bylo ověřit proveditelnost analýzy lipidů z ekvivalentu jediné buňky THP-1 pomocí hmotnostního spektrometru Xevo™ MRT ve spojení s ACQUITY™ Premier LC. Studie hodnotí dynamický rozsah, citlivost, přesnost měření hmotnosti a schopnost identifikace lipidů při extrémně nízkých koncentracích.

Použitá instrumentace

• Xevo MRT Mass Spectrometer s ESI+ režimem (10 Hz, sub-ppm hmotnostní přesnost)
• ACQUITY Premier LC System s UPLC C18 CSH kolonkou (1,7 µm, 2,1×100 mm)
• TruView™ LCMS stříkačky a dávkovač lockmass roztoku leucinu enkephalinu
• Software Lipostar (Mass Analytica) a MetaboAnalyst pro zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Po extrakci buňek THP-1 v isopropanolu a naředění vzorků v pěti řádech velikosti (10 000 až 1 buňka) bylo pomocí Lipostar identifikováno až 169 lipidů z ekvivalentu jediné buňky (LMSD). Mezi 100 a 1000 buňkami došlo k nárůstu identifikací o 79–82 %, což naznačuje, že databáze vytvořená z 1000 buněk je postačující pro anotaci lipidů při nižších koncentracích. Dynamický rozsah metody pokrývá pět řádů velikosti, například lipid PC(36:2) vykázal lineární pokles signálu od 10 000 buněk až na úroveň jednotlivé buňky při zachování sub-500 ppb přesnosti měření. Fragmentační data pro PE(36:1) prokázala až 13 shodných fragmentů, což potvrzuje vysokou jistotu identifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Velký dynamický rozsah pěti řádů umožňuje analýzu vzorků s velmi rozdílnými koncentracemi lipidů
• Vysoká citlivost zajišťuje detekci na úrovni jedné buňky při standardní průtokové chromatografii
• Výborná reprodukovatelnost dat podporuje statistickou analýzu a biologickou interpretaci
• Data lze simultánně exportovat v mzML formátu pro bezproblémovou integraci s dalšími softwarovými nástroji

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj single cell omics povede k hlubší charakterizaci buněčné heterogenity v populacích i tkáních. Metoda lze aplikovat v oblasti biomarkerů, farmakologie, toxikologie a personalizované medicíny. Kombinace lipidomiky s genomickými a proteomickými analýzami umožní komplexní pohled na buněčné stavy a procesy.

Závěr

Xevo MRT MS ve spojení s ACQUITY Premier LC potvrzuje možnost rutinní analýzy lipidů z ekvivalentu jediné buňky s identifikací více než 150 lipidů. Vynikající hmotnostní přesnost pod 500 ppb a robustní workflow v Lipostar poskytují vysokou jistotu anotací. Tato metodika představuje silné řešení pro rozvoj single cell lipidomiky.

Reference

1. Seydel C. Nat Methods. 2021;18:1452–1456.
2. Carter B, Zhao K. Nat Rev Genet. 2021;22:235–250.
3. Randolph CE et al. TrAC Trends Anal Chem. 2023;169:117350.
4. Liebisch G et al. J Lipid Res. 2020;61:1539–1555.
5. Pang Z et al. Nat Commun. 2024;15:3675.
6. Goracci L et al. Anal Chem. 2024;96:1468–1477.