Quantitative and Qualitative Analysis of Cell Culture Medium Using SWATH® Acquisition

Význam tématu

Precizní monitorování složení kultivačních médií je klíčové pro výrobu bioterapeutik s vysokou výtěžností, konzistentní kvalitou a bezpečností. Analýza médií umožňuje optimalizovat krmné strategie buněčných kultur a zabezpečit stabilitu výrobního procesu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo předvést univerzální datově nezávislou (DIA) metodiku SWATH® na systému SCIEX TripleTOF® 6600 pro kvantitativní a kvalitativní analýzu komponent buněčného kultivačního média. Práce zahrnuje jak cílenou (MRM) kvantifikaci definovaného souboru sloučenin, tak detekci neočekávaných analyzátů.

Použitá metodika a instrumentace

Odběr vzorků a příprava: směs standardů 110 složek medií byla ředěna v rozmezí 6,67–20 µg/mL, média byla zředěna formic acidou a acetonitrilem a filtrována.
Chromatografie: ExionLC™ s kolonkou Phenomenex Kinetex® F5 (150×2,1 mm, 2,6 µm), gradient 0,1 % formiátu vodního a acetonitrilového, 20 min, 200 µL/min, 40 °C.
Hmotnostní spektrometrie: SCIEX TripleTOF® 6600, SWATH® akvizice s 20 variabilními Q1 okny, ms rozsah 50–700 m/z, ms/ms 25–700 m/z, doba akumulace 100 ms (MS) a 35 ms (MS/MS).
Software: SCIEX OS 1.5, SCIEX OS-Q pro library search a FormulaFinder, MarkerView™ pro statistiku, vestavěné spektrální knihovny SCIEX a NIST.

Hlavní výsledky a diskuse

SWATH® umožnila kvantifikaci a konfirmační potvrzení stovek složek, pokrývající dynamický rozsah >4 řády. Cílený MRM workflow kvantifikoval 110 klíčových sloučenin. Untargeted screening identifikoval neočekávané metabolity (např. spermine, L-serin).

• PCA odlišila čerstvá a spotřebovaná média.
• L-serin vykazoval významný pokles související s proliferací buněk.
• Spermine detekován jako doplněk pro zlepšení exprese a viability.

Přínosy a praktické využití metody

SWATH® nabízí rozsáhlé pokrytí ESI MS detekovatelných sloučenin s vysokou selektivitou i kvalitou kvantifikace. Metoda vyžaduje minimální optimalizaci a využívá generické parametry, což zrychluje vývoj analytických protokolů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření knihoven pro multi-omics analýzy, integrace reálného času a online monitoringu procesů, využití strojového učení pro automatizaci interpretace MS/MS dat a predikci kritických parametrů kultivace.

Závěr

SWATH® akvizice na TripleTOF® 6600 představuje robustní a univerzální platformu pro komplexní analýzu buněčných médií, kombinující cílenou kvantifikaci i neomezené screeningové možnosti pro zajištění kvality bioprocesů.

Reference

• Quantitative LC-MS Solution for Targeted Analysis of Cell Culture Media, SCIEX Technical Note RUO-MKT-02-9746-A.
• SWATH® acquisition Variable Window Calculator, SCIEX support.
• Improved Data Quality Using Variable Q1 Window Widths in SWATH® Acquisition, SCIEX Technical Note RUO-MKT-02-2879-B.
• US20100221823, Method for culturing mammalian cells to improve recombinant protein production.
• One-Carbon Metabolism in Health and Disease, Cell Metabolism, 25(1):27-42, 2017.