Drug Screen Suite: Streamlined LC-HRMS Toxicological Screening for Routine and Post-Mortem Casework

Význam tématu

Moderní toxikologické laboratoře čelí rostoucím požadavkům na rychlou, citlivou a adaptabilní detekci širokého spektra farmak, drog a nových psychoaktivních látek (NPS). Kompletní LC-HRMS workflow, které kombinuje vysoké rozlišení s automatizovaným vyhledáváním v knihovně a integrovaným reportováním, dokáže výrazně zkrátit čas do výsledku a snížit chybovost při rutinním i soudnělékařském zpracování vzorků. Studie popisuje praktické ověření takového řešení (Drug Screen Suite) na reálných i kontrolních vzorcích včetně post-mortem případů a proficiency testů.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit použitelnost a výkonnost integrovaného LC-HRMS řešení pro toxikologické screeningy v rutinní praxi a při vyšetřování úmrtí. Autoři demonstrovali:

• schopnost detekovat a identifikovat široké spektrum analytů v různých matricích (moč, krev, sérum, sklivcový mok),
• citlivost metody včetně limitů identifikace (LOI) v moči pro ~120 běžných látek,
• robustnost v rámci proficiency testů (GTFCh) a reálných post-mortem případů,
• praktická omezení workflow a návrhy řešení.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický přístup kombinoval chromatografii UHPLC s vysokorozlišovacím TOF-MS v režimu AutoMS/MS a integrované softwarové zpracování (Drug Screen Suite, DataAnalysis a automatizované reporty). Hlavní body metodiky:

• Matricové typy: moč, femorální krev, sérum, sklivcový mok.
• Příprava vzorků: precipitace ledově studeným acetonitrilem (moč, sérum), alkalická liquid–liquid extrakce s chlorobutanem (krev, sérum), SPE pro sklivcový mok podle příslušných protokolů.
• Chromatografie: Bruker Elute+/Elute UHPLC, kolona Intensity Solo 1.8 C18-2 (100 x 2.1 mm), 20min gradient; eluenty voda/methanol s 0,2% buffer mix.
• Hmotnostní spektrometrie: Bruker OTOF, VIP HESI iontové zdroje v pozitivním módu; AutoMS/MS skenování ~12 Hz, rozsah m/z 30–1 000; knihovní vyhledávání s tolerancí ±5 mDa.
• Software: integrovaná knihovna spekter (otevřená, pro pravidelné aktualizace), automatická identifikace a generování reportů.

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky ukazují, že Drug Screen Suite umožňuje citlivé a spolehlivé screenování napříč matricemi:

• Limit identifikace (LOI) v moči: přibližně 80 % testovaných látek bylo identifikováno při koncentracích ≤ 10 ng/mL; některé látky detekovatelné i při 1–5 ng/mL.
• Proficiency testy (GTFCh): úspěšná identifikace látek v různých testech (UF, SFD, QSA, BZF, TDMA, BTMF) potvrzuje vhodnost pro rutinní provoz.
• Post-mortem případy: porovnání s běžnými rutinními analýzami prokázalo, že většina substancí nalezených ve femorální krvi, sklivcovém moku a moči byla identifikována také v rámci Drug Screen Suite. Výjimky zahrnovaly EtG a EtS (detekované v negativním módu ESI, tudíž mimo hlavní pozitivní režim), a některé sloučeniny nebyly součástí knihovny.
• Matricové a analytické omezení: zjednodušená extrakce (chlorobutan) může být nevhodná pro silně lipofilní kyselé metabolity (např. THC-COOH byl spolehlivě identifikován pouze při ACN precipitaci). Nízké koncentrace a interferující nízká m/z signály mohou zhoršit etapové párování se spektrální knihovnou.
• Specifické poznámky: některé sloučeniny nejsou vhodné pro ESI v pozitivním módu nebo chybí v knihovně; systém ale umožňuje jejich doplnění a rozšíření knihovny.

Přínosy a praktické využití metody

Hlavní přínosy pro provoz laboratoří:

• Rychlá, automatizovaná pipeline „od vzorku k reportu“ výrazně zkracuje dobu zpracování a snižuje personální nároky při vyhodnocení screeningů.
• Vysoké rozlišení MS + MS/MS spektra a přísné hmotnostní tolerantní limity snižují riziko falešně pozitivních nálezů v komplexních matricích.
• Vhodné pro široké spektrum aplikací: rutinní forenzní screening, post‑mortem analýzy, klinická farmakologie a abstinenční monitoring.
• Otevřená knihovna a modulární software usnadňují pravidelnou aktualizaci o nové psychoaktivní látky a lokální potřeby.

Budoucí trendy a možnosti využití

Autorům i praxi se nabízí několik směrů dalšího rozvoje:

1. Rozšíření knihoven o negativní ionizační módy a specifické metabolity (EtG/EtS), čímž se zvýší pokrytí alkoholu a dalších analyzovaných skupin.
2. Vylepšení přípravných postupů nebo multiprotokolů, aby byly pokryty i chlorobutan‑nekompatibilní látky bez ztráty throughputu.
3. Průběžná aktualizace knihovny a rychlá integrace NPS spekter — nezbytné pro udržení relevance v forenzní praxi.
4. Využití pokročilých algoritmů a strojového učení pro odstraňování interferencí, dekonvoluci spekter a zvýšení spolehlivosti při nízkých koncentracích.
5. Integrace plné kvantifikace do workflow a validace semi‑kvantitativních výsledků pro klinické rozhodování a soudní použití.

Závěr

Drug Screen Suite představuje funkční, uživatelsky orientované řešení pro LC-HRMS toxikologické screeningy vhodné do vysokopropustných laboratoří i pro soudnělékařské případy. Metoda prokázala vysokou citlivost a dobrou shodu s tradičními rutinními postupy, přičemž hlavní limitace vyplývají z ionizačního módu, specifické přípravy vzorku a momentální obsahové pokrytí knihovny. Díky modularitě softwaru a otevřené knihovně lze proces průběžně vylepšovat tak, aby lépe reflektoval rychle se měnící spektrum cílových látek.

Reference

Schneider B., Kempf J., Huppertz L. M., Baessmann C., Niehaus E., Putnam S. (2026) Drug Screen Suite: Streamlined LC-HRMS Toxicological Screening for Routine and Post-Mortem Casework. ASMS 2026, THP 206. Bruker Daltonics GmbH & Co. KG; Institute of Forensic Medicine, Medical Center – University of Freiburg; Bruker Scientific LLC.