Accelerate Your Research with Advanced Omics Solutions

Význam tématu

Víceúrovňová integrace dat z genomiky, transkriptomiky, proteomiky a metabolomiky umožňuje komplexnější pochopení biologických systémů a jejich regulačních procesů. Pokročilé analytické přístupy a nástroje zvyšují citlivost, přesnost a rychlost získávání dat, což je klíčové pro výzkum v mikrobiologii, biomedicíně, farmaceutickém průmyslu i v oblasti kvality a bezpečnosti potravin.

Cíle a přehled prezentace

Prezentace shrnuje řešení společnosti Agilent pro komplexní multi-omics přístupy se zaměřením na instrumentaci, spotřební materiál, metodiky a softwarové nástroje. Cílem je ukázat workflow pro metabolomiku, proteomiku, kvalitativní i kvantitativní sledování metabolických toků a real-time buněčné funkcionality.

Použitá metodika a instrumentace

Metodiky:

• Lipidová očista biologických vzorků pomocí Captiva EMR-Lipid založená na kombinaci velikostní exkluze a hydrofobních interakcí.
• HILIC-Z chromatografie pro analýzu nederivovaných aminokyselin a polárních metabolitů.
• LC/Q-TOF a GC/Q-TOF analýzy s nízkou energií EI pro nekomplexní spektra a potlačení fragmentace molekulového iontu.
• Targeted dMRM metoda pro 219 klíčových metabolitů centrálního metabolismu na QQQ systémech.
• Stabilní izotopové značkování a qualitativní flux analýza ve VistaFlux pro sledování toků 13C, 15N a 2H izotopologů.
• Seahorse XF real-time měření buněčné spotřeby kyslíku a produkce protons (H+) pro odhad mitochondriální a glykolytické ATP produkce.
• IM All Ions MS/MS pro proteomiku s driftovou separací namísto kvadrupólové izolace.

Instrumentace:

• UHPLC systémy: 1290 Infinity II
• QQQ a Q-TOF: 6400/6460/6470 QQQ, 6500 Series Q-TOF, 6200 Series TOF
• GC/MS a GC/Q-TOF: 5977B GC/MS, 7000D GC/QQQ, 7200B GC/Q-TOF
• CE: 7100 Capillary Electrophoresis
• SFC: 1260 SFC
• Ionizační zdroje: Agilent Jet Stream, Nanospra y, Nanodaptor
• Automatizace: Agilent AssayMAP Bravo
• Bioanalytika: Seahorse XF Analyzátory

Hlavní výsledky a diskuse

• Captiva EMR-Lipid dosahuje >99 % odstranění fosfolipidů v séru, plazmě a CSF, což vede k minimalizaci iontového potlačení v LC/MS.
• HILIC-Z kolony poskytují robustní separaci nederivovaných aminokyselin i v negativním režimu.
• Metabolomické analýzy kultivačních médií dokumentují časové změny spotřeby glukózy, produkce laktátu a dalších metabolitů během buněčného růstu.
• Ve studii MTX (methotrexát) vs. kontrola byly detekovány změny metabolitů purinové dráhy pomocí HILIC-LC/Q-TOF v negativním režimu.
• VistaFlux workflow zjednodušuje více krokový proces ručního sledování izotopologů a umožňuje rychlou extrakci a vizualizaci metabolických toků na cestách.
• Seahorse XF ATP Rate Assay odhaluje dynamiku buněčné ATP produkce rozlišením mitochondriální a glykolytické složky po přidání modulátorů.
• Proteomické workflow s IM All Ions MS/MS zvyšuje reprodukovatelnost a zkracuje dobu potřebnou k získání MS/MS spekter pro velké proteomické soubory.
• Softwarové prostředí MassHunter, Profinder, Mass Profiler Professional, Pathway Architect, Skyline a Spectrum Mill umožňuje integrovanou analýzu multi-omics dat a přímou vizualizaci výsledků na biologických drahách.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená citlivost a rozsah detekce snižují počet chybně kvantifikovaných analytů.
• Automatizace předanalytických kroků šetří čas a minimalizuje variability.
• Integrované softwarové workflow urychluje datové zpracování, multivariační statistiku a biologickou interpretaci.
• Podpora multi-omics korelační analýzy umožňuje objevovat nové regulační vztahy mezi geny, proteiny a metabolity.
• Real-time buněčná měření v Seahorse XF poskytují okamžitou zpětnou vazbu o funkčním stavu buněk.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj umělé inteligence pro integraci a interpretaci rozsáhlých multi-omics datasetů.
• Rozšíření databází a knihoven stabilních izotopologů pro kvantitativní flux analýzu.
• Nasazení miniaturizovaných a multiplexních platforem pro vysokopropustné screeningy.
• Personalizovaná medicína založená na integraci genomických, proteomických a metabolomických biomarkerů.
• Implementace cloudových řešení pro sdílení a porovnávání multi-omics dat v reálném čase.

Závěr

Prezentace demonstruje, jak komplexní platformy Agilent propojují špičkovou instrumentaci, inovativní metodiky a integrované softwarové nástroje pro efektivní získávání a analýzu multi-omics dat. Tím poskytují výzkumným laboratořím robustní a reprodukovatelné workflow od přípravy vzorku až po biologickou interpretaci.

Reference

• Buckenmaier S, Miller CA, van de Goor T, Dittmann MM. J. Chromatogr. A 2015, 1377:64–74.