LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Simultaneous Quantitation and Discovery analysis: Combining targeted and untargeted metabolomics on Orbitrap mass spectrometers

Aplikace | 2026 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/HRMS
Zaměření
Metabolomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Souhrn

Význam tématu

Metabolomika poskytuje informace o stavu biologických systémů prostřednictvím měření nízkomolekulárních metabolitů. Kombinace cílených (targeted) a necílených (untargeted) přístupů v jednom experimentu zvyšuje analytickou hodnotu dat: cílené analýzy přinášejí přesné kvantifikace známých biomarkerů, zatímco necílené přístupy umožňují objevovat nové látky a sledovat komplexní metabolické změny. Hybridní přístup SQUAD (Simultaneous Quantitation and Discovery) využívá tato komplementární pozitiva a optimalizuje využití vzorků i přístrojového času, což je zásadní v klinickém výzkumu, nutriční studii, mikrobiomice a průmyslové metabolické inženýrství.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem technické poznámky je popsat pracovní postup SQUAD pro Orbitrap masové spektrometry: návrh experimentu, přípravu vzorků, nastavení akvizice a postupy zpracování dat. Součástí je demonstrační případová studie, kde byl standardizovaný plasmatický materiál (NIST SRM 1950) doplněn širokým rozsahem izotopově značených aminokyselin a organických kyselin, aby se ukázalo, jak lze současně provést absolutní kvantifikaci a necílené objevování v jedné injekci.

Použitá metodika a instrumentace

  • Vzorkování a příprava: extrakce plasmy 80 % methanolem (proteinová precipitace), přidání izotopově značených interních standardů, sušení a rekonstituce v předepsaném roztoku.
  • Kalibrace: řada ředění autentických standardů s konstantním množstvím interního standardu pro absolutní kvantifikaci; doporučené postupy zahrnují vícebodové kalibrační křivky a replikace pro zajištění robustnosti.
  • Kontrola kvality: zpracovací blanky, pooled QC (aliquot z kombinace všech vzorků), SST (system suitability tests), pravidelné vložení QC vzorků během šarže, použití izotopických IS pro kompenzaci matrice a variací extrakce.
  • Chromatografie: Vanquish Horizon UHPLC, Hypersil GOLD C18 (2.1×150 mm, 1.9 µm), rychlé gradienty, injekční objem 2 µL, kontrola teploty kolony (45 °C) a autosampleru (5 °C).
  • Masová spektrometrie: použitá zařízení a jejich klíčové charakteristiky:
    • Orbitrap Exploris 240 – HRAM MS1, rychlé přepínání polarity; MS1-based kvantifikace LLOQ ~50 fmol, LLOD ~25 fmol, dynamický rozsah ~5 řádů.
    • Orbitrap IQ-X Tribrid – kombinace kvadrupólu, Orbitrapu a lineárního iontového pasti; lineární iontová pasti poskytuje vysokou citlivost (LLOQ ~5 fmol, LLOD ~0.5 fmol), dynamický rozsah ~6 řádů; vhodné pro tMS2/tSIM kvantifikaci a rychlé tMS analýzy.
    • Orbitrap Astral – vysokorychlostní HRAM MS1 + rychlé a citlivé DDA MS2 v Astral analyzátoru; vysoká účinnost fragmentace (≥90 %), LLOQ až 1 fmol a LLOD v atto/zeptomolovém rozsahu pro některé analyty (např. fenylalanin), dynamický rozsah ~6 řádů; umožňuje až třikrát kratší LC gradienty bez ztráty kvality dat a detekuje ~25 % více sloučenin v 5minutu oproti delším gradientům.
  • Workflows a software:
    • AcquireX (inteligentní akvizice, automatizované řízení ddMS2 a rozšířené fragmentace QC poolů, cca ~80% pokrytí fragmentací ve workflow).
    • Real-Time Library Search (RTLS) pro rozhodovací spouštění MSn skenů proti lokální nebo offline knihovně (mzVault / mzCloud).
    • TraceFinder (verze 5.1) pro cílenou kvantifikaci – databáze sloučenin, master metody, automatická integrace, reportování a validace kalibrací.
    • Compound Discoverer (verze 3.3) pro necílené objevy – workflow-based zpracování, identifikace přes mzCloud, izotopová formulace, statická a multivariační analýza (t-test, ANOVA, PCA, PLS-DA aj.).

Hlavní výsledky a diskuse

  • SQUAD umožňuje současné provedení přesné kvantifikace vybraných metabolitů a hloubkové necílené fragmentační analýzy z jediné injekce, čímž se redukuje variabilita při opakovaných přípravách nebo opakovaných injekcích vzorků.
  • V případě studie s NIST SRM 1950 bylo prokázáno, že kombinace izotopově značených interních standardů s HRAM kvantifikací poskytuje široký lineární rozsah a nízké LOD/LLOQ vhodné pro klinické matice jako plasma.
  • Orbitrap Tribrid (IQ‑X) přináší výhodu extrémní citlivosti lineárního iontového pasti pro kvantifikaci velmi nízkých koncentrací, zatímco Orbitrap Astral významně zvýšil rychlost a fragmentační pokrytí, což zlepšuje rychlý profiling a identifikaci nízkoabundantních sloučenin.
  • AcquireX a RTLS zvyšují efektivitu sběru MS2 dat tím, že směrují instrumentální čas na relevantní ionty a snižují redundantní fragmentace; to výrazně zlepšuje schopnost anotovat neznámé složky.
  • Kvalita výsledků je silně závislá na plánování: správná volba interních standardů, důsledné QC (pooled QC, blanky, SST), a korektní nastavení kalibračních křivek jsou rozhodující pro reprodukovatelnost a mezi‑laboratorní porovnatelnost.

Přínosy a praktické využití metody

  • Optimalizace práce se vzorky: SQUAD šetří vzorkový materiál a přístrojový čas tím, že kombinuje target i discovery v jedné běhu.
  • Vysoká flexibilita: možnost retrospektivního vyhledávání a potvrzení nově objevených kandidátů bez nutnosti nových analýz.
  • Široké aplikační spektrum: klinické biomarkery, farmakometabolomika, nutriční studie, mikrobiomová metabolika, metabolické inženýrství a QA/QC v průmyslových laboratořích.
  • Zvýšená jistota identifikace: kombinace HRAM, MSn fragmentace a spektrálních knihoven (mzCloud/mzVault) zlepšuje důvěru v anotace a umožňuje dosažení vyšších úrovní identifikace (včetně Level 1 při dostupnosti autentických standardů).

Budoucí trendy a možnosti využití

  • Dynamické integrace umělé inteligence a pokročilých algoritmů pro automatizované přiřazování struktur, zlepšení dekonvoluce spekter a predikci fragmentací.
  • Rozvoj rychlých, vysoce citlivých detektorů (např. Astral‑like technologie) umožní kratší chromatografické běhy a vyšší throughput bez ztráty hloubky profilu.
  • Širší používání inteligentních akvizičních workflow (AcquireX, RTLS) spojeno s rozsáhlými, kurátorskými spektrálními knihovnami pro rychlejší a spolehlivější anotace neznámých sloučenin.
  • Standardizace SQUAD protokolů a sdílení metodických šablon mezi laboratořemi pro lepší reprodukovatelnost a mezi‑laboratorní porovnání.
  • Možnosti rozšíření na multi-omics integraci, kde SQUAD signály mohou být kombinovány s proteomikou a transkriptomikou pro komplexnější biologické závěry.

Závěr

SQUAD představuje praktický a výkonný přístup, který odstraňuje kompromis mezi cílenou kvantifikací a necíleným objevováním v metabolomice. Využití moderních Orbitrap a Tribrid/Astral platforem společně s inteligentní akvizicí a pokročilými softwarovými nástroji (TraceFinder, Compound Discoverer, AcquireX, RTLS, spektrální knihovny) umožňuje vysokou citlivost, široký dynamický rozsah a robustní identifikaci sloučenin. Implementace robustních QC postupů a vhodné instrumentace zajišťuje reprodukovatelnost výsledků a jejich využitelnost v aplikačních oblastech od klinického výzkumu po průmyslovou analytiku.

Reference

  1. Technická poznámka Thermo Fisher Scientific: TN004327 Simultaneous Quantitation and Discovery analysis: Combining targeted and untargeted metabolomics on Orbitrap mass spectrometers (2026).
  2. Amer B., et al., Technical note 001771 Quality assurance and quality control in metabolomics: achieving high-quality data for high-quality results (Thermo Fisher Scientific).
  3. NIST SRM 1950, Standard Reference Material for human plasma metabolomics.
  4. Produktové a softwarové reference použitá v textu: Thermo Scientific Orbitrap Exploris, Orbitrap Tribrid (IQ‑X), Orbitrap Astral, Vanquish UHPLC, Hypersil GOLD C18, AcquireX, TraceFinder v5.1, Compound Discoverer v3.3, mzCloud / mzVault, Cambridge Isotope Laboratories, Sigma‑Aldrich (Merck).

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Simultaneous Quantitation and Discovery (SQUAD) analysis: Combining targeted and untargeted metabolomics on Orbitrap-based mass spectrometers
White paper | 002540 Omics Simultaneous Quantitation and Discovery (SQUAD) analysis: Combining targeted and untargeted metabolomics on Orbitrap-based mass spectrometers Authors Table of contents Bashar Amer, Julian Saba, 1. Introduction Rahul R. Deshpande, and Susan S. Bird 1.1. Untargeted metabolomics…
Klíčová slova
orbitrap, orbitrapsquad, squaduntargeted, untargetedastral, astralmetabolomics, metabolomicstargeted, targeteddiscovery, discoverymetabolites, metaboliteshram, hramannotation, annotationanalysis, analysisfragmentation, fragmentationconfident, confidentmass, massquantitation
Simultaneous Quantitation and Discovery (SQUAD) metabolomics: an intelligent combination of targeted and untargeted workflows using the novel Orbitrap Astral mass spectrometer
Simultaneous Quantitation and Discovery (SQUAD) metabolomics: an intelligent combination of targeted and untargeted workflows using the novel Orbitrap Astral mass spectrometer Bashar Amer1, Siegrun Mohring2, Nelli Jochim2, Eugen Damoc2, Tabiwang N. Arrey2, Rahul Ravi Deshpande1, Daniel Hermanson1, Thomas Moehring2, and…
Klíčová slova
astral, astralorbitrap, orbitrapsquad, squadphenylalanine, phenylalaninefemto, femtofragmentation, fragmentationcompounds, compoundsnovel, noveltargeted, targetedmole, molelabeled, labeledphe, pheanalyzer, analyzerannotation, annotationconfidthermo
Simultaneous quantitation and discovery (SQUAD): an intelligent combination of targeted and untargeted metabolomics workflow for the analysis of fecal metabolites using Orbitrap Astral MS
SQUAD Analysis Simultaneous quantitation and discovery (SQUAD): an intelligent combination of targeted and untargeted metabolomics workflow for the analysis of fecal metabolites using Orbitrap Astral MS Bashar Amer1, Marie-Pierre Pavageau2, Silvana Biraghi3, Rahul Ravi Deshpande1, Thomas Moehring1, and Susan S.…
Klíčová slova
squad, squadfecal, fecaluntargeted, untargetedastral, astralmetabolites, metabolitesdiscovery, discoverymice, miceorbitrap, orbitrapmetabolomics, metabolomicsparallel, parallelworkflow, workflowquantitation, quantitationdiets, dietspatterns, patternsdistinct
Simultaneous Quantitation and Discovery (SQUAD) metabolomics workflow implementing parallel analysis on Thermo Ascend Tribrid instrument
Simultaneous Quantitation and Discovery (SQUAD) metabolomics workflow implementing parallel analysis on Thermo Ascend Tribrid instrument Bashar Amer1, Jingjing Huang1, David Bergen1, Rahul Ravi Deshpande1, Vlad Zabrouskov1, and Susan S. Bird1, 1Thermo Fisher Scientific, San Jose, USA ABSTRACT MATERIALS AND METHODS…
Klíčová slova
ascend, ascendtribrid, tribridsquad, squadorbitrap, orbitrapuntargeted, untargetedlinear, lineartrap, trapdiscovery, discoveryfemto, femtoanalyzer, analyzermole, molelabeled, labeledsensitive, sensitivequantitation, quantitationphe
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
FacebookX (Twitter)LinkedInYouTube
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.