QUANTIFYING THE LIPIDOME FOR RESPIRATORY DISEASE: A RAPID AND COMPREHENSIVE HILIC-BASED TARGETED APPROACH

Význam tématu

Chronické plicní nemoci jako COPD a astma se stávají globálním zdravotním a ekonomickým problémem. Lipidomika umožňuje detailní profilaci lipidů spojených s patologickými procesy a odhalení biomarkerů pro diagnostiku, prognózu i monitoring léčby. Rychlá a přesná analýza lipidome je klíčová pro lepší pochopení mechanizmů onemocnění a vývoj cílených terapeutik.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje vysoce výkonnou a cílenou metodu HILIC-LC-MS/MS založenou na MRM přístupech pro komplexní kvantifikaci lipidového profilu v plazmě pacientů se zdravým stavem, COPD a astmatem. Cílem bylo validovat robustní workflow pro separaci lipidových tříd, citlivou detekci individuálních molekul a statistickou diferenciaci biologických stavů.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: proteinová precipitace pomocí chladného isopropanolu (poměr plazma : IPA 1 : 5), víření, mražení a centrifugace pro odstranění proteinů.
• Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class s BEH Amide kolonkou (2.1×100 mm, 1.7 µm), kolonková teplota 45 °C, mobilní fáze ACN/ voda (10 mM acetát amonný), gradient 0,1 → 20 % B za 2 minuty, 20 → 80 % B za 3 minuty, průtok 0,4 mL/min.
• Detekce: Xevo TQ-XS či TQ-S micro, ESI v kladném i záporném módu, kapilární napětí 2,8 kV (+)/1,9 kV (−), desolvační teplota 500 °C, MRM režim s více než 2000 přechody.
• Standardy: SIL lipidy SPLASH LIPIDOMIX™ pro kvantifikaci a kalibraci, interní standardy aplikované před extrakcí.
• Informatika: zpracování dat v TargetLynx nebo Skyline, multivariační analýzy v SIMCA-P+ či MetaboAnalyst prostřednictvím Symphony pipeline.

Hlavní výsledky a diskuse

• Separační schopnost: rozdělení lipidových tříd dle polarity během 8 minut s RSD retencí < 2 % a vysokou reprodukovatelností.
• Široká identifikace: více než 447 lipidů kvantifikovaných v plazmě, včetně izobarických a isomerických molekul rozlišených specifickými acylovými fragmenty.
• Statistická analýza: PLS-DA modely zobrazily jasné oddělení zdravých, pacientů s COPD a astmatem (R2=0,843, Q2=0,844), hierarchická klasifikace top 100 lipidů potvrdila odlišné expresní vzorce.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoce specifická a rychlá kvantifikace lipidů v rozsáhlých souborech vzorků.
• Snížení nákladů díky nižšímu počtu stabilně značených lipidových standardů.
• Integrovaný workflow od přípravy vzorku po biologické interpretace ve stávajících analytických pipeline.
• Vhodné použití v klinických studiích, výzkumu, QA/QC a průmyslové biologické analýze.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření knihoven MRM přechodů a automatizace správy metod.
• Integrace lipidomických dat s genomikou, proteomikou a metabolomikou pro komplexní systémové analýzy.
• Využití strojového učení a umělé inteligence k predikci biomarkerů a biologických drah.
• Adaptace metody na další biologické matrice a onemocnění mimo respirační oblast.

Závěr

Navržený HILIC-LC-MS/MS postup poskytuje rychlý, robustní a nákladově efektivní způsob cílené analýzy lipidů v biologických vzorcích. Díky přesné separaci a specifickým MRM přechodům metoda podporuje detailní profilaci lipidového rozsahu a umožňuje spolehlivou diferenciaci nemocných a kontrolních skupin.

Reference

• Munjoma N, Isaac G, Plumb R, Gethings L (2019) Quantifying the Lipidome for a Respiratory Disease Study Using LipidQuan A Rapid and Comprehensive Targeted Approach Application Note 720006542EN
• Isaac G, Munjoma N, Gethings L, Plumb R (2018) LipidQuan for Comprehensive and High-Throughput HILIC-based LC-MS/MS Targeted Lipid Quantitation Application Note 720006402EN