Comprehensive Cell Culture Profiling Using the LCMS-9030 Quadrupole TOF Mass Spectrometer

Význam tématu

Comprehensive cell culture profiling je klíčové pro optimalizaci fermentačních procesů a výrobu bioléčiv. Monitorování živin, metabolitů a sekrečních sloučenin umožňuje řídit růst buněk a kvalitu finálních produktů.

Cíle a přehled studie

Tato studie ukazuje využití LCMS-9030 (LC-QTOF-MS) pro současnou cílenou a necílenou analýzu metabolitů v supernatantu lidských iPS buněk během šestidenní kultivace. Kombinuje SIM analýzu pro 68 definovaných sloučenin s full-scan analýzou pro objevení neznámých látek.

Použitá metodika a instrumentace

HPLC (Nexera X2) s reverzní fází, gradientní eluce, průtok 0,35 mL/min, objem injekce 1 µL. LC-QTOF-MS (LCMS-9030) s ESI v pozitivním módu. Současné provedení SIM pro m/z 50–500 a full-scan m/z 50–500 s frekvencí až 100 Hz. Vzorky se odebíraly každých 24 h, deproteinovaly acetonitrilem a naředily 10× ultrapure vodou před analýzou.

Hlavní výsledky a diskuse

SIM analýza detekovala 27 klíčových látek, kde koncentrace kynureninu, ornithinu a alaninu stoupala, zatímco tryptofan, arginin a methionin klesaly. Necílená full-scan analýza pomocí softwaru Signpost MS identifikovala neznámý metabolit (m/z 237,0870, RT 5,25 min) jako N’-formylkynurenin na základě přesného m/z a porovnání MS/MS spekter.
Výsledky naznačují odběr tryptofanu buňkami a následnou produkci formylkynureninu a kynureninu vedoucí k jejich hromadění v médiu až do vyčerpání substrátu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje simultánní sledování definovaných metabolitů se zvýšenou citlivostí a rozlišením spolu s necílenou detekcí neznámých sloučenin. Umožňuje detailní profilaci buněčných drah a podporuje optimalizaci kultivačních protokolů v bioprocesech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření počtu SIM kanálů, využití širších metabolomických databází a integrace s multi-omics přístupy. Aplikace umělé inteligence a strojového učení pro prediktivní řízení bioprocesů a rychlou detekci biomarkerů.

Závěr

LC-QTOF-MS metodika kombinuje vysokou citlivost, přesnost a rychlost měření, což umožňuje komplexní profilování kultivačních médií. Poskytuje důležité informace pro výzkum a průmyslovou aplikaci v oblasti buněčných kultur.

Použitá instrumentace

• Shimadzu Nexera X2 HPLC
• Shimadzu LCMS-9030 (LC-QTOF-MS) s ESI+ a rychlým full-scanem 100 Hz

Reference

Shimadzu Corporation: Comprehensive Cell Culture Profiling Using the LCMS-9030 Quadrupole TOF Mass Spectrometer, Application News No. C186, 2019.