High-Throughput and Highly Selective Quantitative Lipidomics with the Stellar Mass Spectrometer – A Novel Hybrid Nominal Mass Instrument

Význam tématu

Rychlá a vysoce selektivní kvantitativní lipidomika je nezbytná pro pochopení role lipidů v metabolismu, diagnostice a objevování biomarkerů. Strukturně podobné lipidové izomery vyžadují metody s vysokou specifičností, aby bylo možné přesně měřit jednotlivé lipidové druhy a zlepšit predikci rizika či efektivitu léčby.

Cíle a přehled studie

Tato studie představuje využití nového hybridního hmotnostního spektrometru Stellar MS v kombinaci s HILIC-MS/MS pro rozšíření cílené lipidomiky. Autoři si stanovili cíl zvýšit počet měřených lipidů, zlepšit kvalitu chromatografických píků a urychlit analýzu oproti dříve používané metodě SRM na triplekvadrupólu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci lipidů byl použit interní standard UltimateSPLASH ONE a lidská plazma NIST SRM 1950. Separace probíhala na ACQUITY Premier BEH Amide kolóně (Waters) spojené s Vanquish Duo UHPLC (Thermo Fisher). Spektrometr Stellar MS kombinuje kvadrupól s duálním buněčným lineárním iontovým pastem a umožňuje paralelní monitorování reakcí (PRM). Pro návrh přechodů byla využita aplikace LipidCreator a pro zpracování dat software Skyline-Daily včetně pluginu PRM Conductor.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rozšíření počtu detekovaných lipidových druhů o více než 50 % díky zvýšenému počtu přechodů (v průměru >3 přechody na molekulu).
• Zlepšení definice píků a hustoty datových bodů o minimálně 20 %, což usnadnilo přesnou identifikaci a kvantifikaci.
• Současné využití HCD i CID fragmentace zajistilo robustní charakterizaci zejména sphingomyelinů.
• Metoda dosáhla průměru 10 datových bodů na pík v pozitivním režimu a 15 v negativním, což odpovídá vysoké citlivosti a opakovatelnosti.

Přínosy a praktické využití metody

Nový přístup poskytuje platformu pro vysoce výkonnou a selektivní klinickou lipidomiku a biomarker discovery. Zvýšený počet měřených lipidů a přechodů podporuje spolehlivou analýzu izomerů a napomáhá aplikacím v translational research, QA/QC laboratořích i farmaceutickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření workflow o cílené MS3 analýzy pro detailnější studium triacylglycerolů a dalších komplexních lipidů.
• Integrace s automatizovanými platformami pro vysokokapacitní screening ve farmaceutickém výzkumu.
• Využití strojového učení pro optimalizaci výběru přechodů a zlepšení kvantitativní analýzy.

Závěr

Implementace Stellar MS a LipidCreator umožnila významné rozšíření cílené lipidomiky s výbornou selektivitou, citlivostí a rychlostí analýzy. Metoda otevírá nové možnosti pro klinické a výzkumné aplikace, kde je kritická přesná kvantifikace velkého počtu lipidů.

Reference

1. Remes M. et al. BioRxiv preprint, 2024. DOI: 10.1101/2024.05.31.596848.
2. Medina S. et al. Analytical Chemistry, 2023; PMID: 36716250.
3. Adams K. et al. Journal of Proteome Research, 2020; PMID: 31984744.
4. Peng B. et al. Nature Communications, 2020; PMID: 32345972.