Unraveling the Complexity of Lipidomes by Multiple Heart-Cutting Q-TOF LC/MS with the Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution

Význam tématu

Analýza lipidomů představuje klíčový krok ve výzkumu biologických systémů díky schopnosti odhalit komplexní spektrum lipidů v tělních tekutinách a tkáních. Rozsáhlá strukturální různorodost a široký dynamický rozsah koncentrací vyžadují výkonné chromatografické metody a vysoce citlivou hmotnostní spektrometrií pro spolehlivou identifikaci a kvantifikaci lipidů.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři demonstrují využití Agilent 1290 Infinity 2D-LC řešení s víceřezným (multiple heart-cutting) přístupem pro analýzu lipidového profilu lidské krevní plazmy a indukovaného sputu. Cílem bylo automatizovaně frakcionovat lipidové třídy na základě polarity v první dimenzi (HILIC) a následně oddělit členy tříd podle hydrofobity v druhé dimenzi (RPLC) před detekcí vysokým rozlišením Q-TOF MS.

Použitá instrumentace

• Agilent 1290 Infinity 2D-LC solution (dvě binární pumpy, autosampler, termostatizovaná kolona, 2D-LC kit)
• Agilent 6530 Accurate-Mass Q-TOF LC/MS
• OpenLAB CDS ChemStation a MassHunter (pro řízení i analýzu dat)

Použitá metodika

Lipidická extrakce proběhla pomocí MTBE/MeOH protokolu s následnou fázovou separací. První dimenze využila HILIC kolonou Agilent RX-SIL pro frakcionaci do pěti až šesti skupin podle polarity. Vybrané frakce byly pomocí víceřezného ventilu automaticky přesměrovány do smyček a poté injikovány do druhé dimenze s C18 UHPLC kolónou Agilent Eclipse Plus RRHD. Výstup plynule plynul do Q-TOF detektoru s pozitivní i negativní ionizací.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila:

• Oddělení neutralních lipidů (triacylglyceroly, cholesterolestery) od polarizovanějších fosfolipidů a sphingolipidů v první dimenzi.
• Vysokou ortogonalitu HILIC vs. RPLC, která vedla k redukci vzájemných interferencí isobarických lipidů.
• Rozlišení isobarních párů PC vs. PE díky jejich rozdělení do samostatných frakcí.
• Detekci glyko- a ceramidů, fosfatidylinositolů, etanolaminů a cholinu s vysokou přesností hmotnosti.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované dvourozměrné řešení přináší:

• Výrazné zlepšení selektivity a reprodukovatelnosti analýzy lipidů v komplexních matricích.
• Redukci nástřikové zátěže MS, nižší riziko chybné identifikace či kvantifikace.
• Možnost nasazení v klinických studiích, QA/QC laboratořích a farmaceutickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj multidimenzionální LC-MS analýzy lipidů se očekává v podobě kompaktnějších interfés, širšího nasazení mikročásticových kolon, rozšířeného software pro automatizovanou interpretaci lipidových spekter a propojení s umělou inteligencí pro urychlení anotací.

Závěr

Agilent 1290 Infinity 2D-LC s multiple heart-cutting přístupem ve spojení s Accurate-Mass Q-TOF MS úspěšně demonstroval významné zlepšení ve frakcionaci a analýze lipidomů plazmy a sputu. Metoda poskytuje robustní platformu pro podrobné lipidomické studie a přináší nové možnosti v metabolomice.

Reference

• 1. Sandra K., Sandra P. Lipidomics from an Analytical Perspective. Curr. Opin. Chem. Biol. 2013;17:847–853.
• 2. Sandra K. et al. Comprehensive Blood Plasma Lipidomics by LC/Q-TOF MS. J. Chromatogr. A. 2010;1217:4087–4099.
• 3. Telenga E. et al. Untargeted Lipidomic Analysis in COPD. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2014;190:155–164.
• 4. Francois I., Sandra K., Sandra P. Comprehensive Liquid Chromatography: A Review. Anal. Chim. Acta. 2009;64:14–31.
• 5. Lisa M., Cifkova E., Holcapek M. Off-Line 2D HPLC-MS Lipidomic Profiling. J. Chromatogr. A. 2011;1218:5146–5156.
• 6. Cifkova E., Holcapek M., Lisa M. Off-Line 2D LC-ESI-MS of Porcine Organs. Lipids. 2013;48:915–928.
• 7. Nie H. et al. Lipid Profiling by NP/RP 2D LC QTOF-MS. J. Lipid Res. 2010;51:2833–2844.
• 8. Li M. et al. 2D (NP/RP) LC-QTOF MS of Dialysis Patient Plasma. Anal. Bioanal. Chem. 2013;405:6629–6638.
• 9. Fahy E. et al. Lipid Classification, Structures and Tools. Biochim. Biophys. Acta. 2011;1811:637–647.