Comparison of Fast Scanning Data Dependent and Data Independent Acquisition Methods for a Multi-OMIC Cancer Study Using High-Speed Chromatography

Význam tématu

Metabolomika a lipidomika umožňují sledovat změny v biologických systémech vyvolané onemocněním či terapií. Přestože moderní LC-MS technologie významně pokročily, detekce a spolehlivá identifikace biomolekul zůstává náročná kvůli komplexitě spekter a objemům dat. Porovnání režimů data dependent acquisition (DDA) a data independent acquisition (DIA) při rychlé chromatografii přináší možnost zefektivnit vícerozměrné (multi-omic) studie rakoviny tlustého střeva.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit výkonnost DDA a DIA metod na hmotnostním spektrometru Xevo MRT v pilotní studii s plazmatickými vzorky od pacientů s kolorektálním karcinomem (CRC) a zdravých kontrol. Studie využila pětiminutové chromatografické gradienty a porovnala kvalitu dat, reprodukovatelnost a schopnost odhalit potenciální lipidové markery onemocnění.

Použitá metodika a instrumentace

Byly použity:

• Ultrarychlá UPLC ACQUITY Premier
• Hmotnostní spektrometr Xevo MRT ve full scan i DDA režimu (20 Hz MS, 50 Hz MS/MS)
• Stepped quadrupole DIA (SONAR) s akvizicí 20 Hz
• Export dat do univerzálních formátů mzML
• Software pro zpracování a identifikaci: Skyline, MS-DIAL, vendor neutral pipeline a Metacore pro cestní analýzu
• Multivariátní statistické metody: PCA, S-plot, SVM

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA pro DIA data ukázalo těsné shluky replikátů a jasné oddělení CRC a kontrol, což potvrzuje vysokou reprodukovatelnost.
• Stepped quadrupole DIA poskytuje „DDA-like“ fragmentační spektra s čistší background signál, vyšší specifitou a přesností <1 ppm.
• Statistická selekce markerů (CV ≤ 20 %) odhalila významně podregulované lyzofosfatidylcholiny (LPC) a nadregulované ceramidy u CRC pacientů.
• Cestní analýza v Metacore poukázala na významnou roli WNT signalizace při lipidové dysregulaci v kolorektálním karcinomu.

Přínosy a praktické využití metody

• Krátké 5–6minutové chromatografické běhy neovlivňují kvalitu ani citlivost měření.
• Kompatibilita s třetími stranami díky generickým mzML formátům zajišťuje flexibilní workflow.
• DIA metody umožňují komplexnější strukturální informaci a vyšší důvěryhodnost identifikací.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření DIA metod pro hlubší pokrytí lipidomu a metabolomu.
• Integrace strojem řízených analýz a automatizovaných bioinformatických pipeline.
• Aplikace v klinickém screeningu a personalizované medicíně založené na rychlém vícerozměrném profilování.

Závěr

Studie potvrzuje, že Xevo MRT MS nabízí flexibilní akviziční režimy kombinovatelné s rychlou chromatografií, přičemž zachovává vysokou citlivost, přesnost a datovou kvalitu. Režimy DDA i DIA se vzájemně doplňují a umožňují spolehlivé odhalení lipidových markerů kolorektálního karcinomu.

Reference

1. Tsugawa H et al. MS-DIAL: data-independent MS/MS deconvolution for comprehensive metabolome analysis. Nat Methods. 2015;12:523–526.
2. Nguyen L et al. Pathways of Colorectal Carcinogenesis. Gastroenterology. 2019;158:291–302.