LC/MS Method for Comprehensive Analysis of Plasma Lipids

Význam tématu

Lipidomika umožňuje detailní studium biologických lipidů, které hrají klíčovou roli v metabolických procesech, signalizaci a onemocněních. Analýza plazmatických lipidů je nezbytná pro identifikaci biomarkerů, studium metabolických poruch a hodnocení nutričních intervencí.

Cíle a přehled studie

Cílem popsané aplikace bylo vyvinout rychlou, citlivou a robustní metodu pro komplexní profilaci plazmatických lipidů. Workflow zahrnuje bipolární extrakci lipidů, chromatografické rozlišení na C18 kolonce a detekci na kvadrupól-time-of-flight MS v pozitivním i negativním režimu ionizace.

Použitá metodika a instrumentace

• Extrakce lipidů: bipolární systém methanol–methyl tert-butyl ether (MTBE)–voda s přídavkem interních standardů odd-chain a deuterovaných lipidů.
• Chromatografie: Agilent 1290 Infinity LC, kolonka ZORBAX EclipsePlus C18 (100×2,1 mm, 1,8 μm), teplota 60 °C, průtok 0,6 mL/min; gradient organických fází s 10 mM ammonium formate + 0,1 % formic acid (pozitivní režim) a 10 mM ammonium acetate (negativní režim).
• Mass spectrometrie: Agilent 6550 iFunnel Q-TOF MS s Agilent Jet Stream ion source, dual spray, pozitivní/negativní režim, m/z 100–1700, rychlost 2 spektra/s, kapilární napětí ±3,5 kV, fragmentor 175 V.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detekci více než 270 unikátních lipidových druhů:

• 192 lipidů ve pozitivním režimu AJS(+), především cholesteryl estery, diacylglyceroly a triacylglyceroly.
• 158 lipidů v negativním režimu AJS(−), včetně nonesterifikovaných mastných kyselin a fosfatidylinositolů.
• Optimalizované modifikátory mobilní fáze (ammonium formate vs. ammonium acetate) zásadně zlepšily signál a pokrývku lipidů v příslušném režimu.
• Retenční časová okna jasně oddělují jednotlivé třídy lipidů v 15minutovém cyklu.

Přínosy a praktické využití

Metoda nabízí vysokou citlivost a reprodukovatelnost pro:

• Semikvantitativní analýzy plazmatických lipidů v klinickém výzkumu a QA/QC laboratořích.
• Biomarkerové studie metabolických onemocnění a výživových intervencí.
• Kompenzaci matričních efektů díky interním standardům pokrývajícím hlavní lipidové třídy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace přípravy vzorků a vysokopropustné lipidomické platformy.
• Integrace in-silico MS/MS knihoven pro urychlenou identifikaci lipidů.
• Vývoj kvantitativních metod s absolutní kalibrací pomocí stabilně označených standardů.
• Využití v personalizované medicíně a diagnostice metabolických poruch.

Závěr

Tento optimalizovaný LC–Q-TOF MS protokol s bipolární extrakcí a specificky zvolenými modifikátory mobilní fáze umožňuje komplexní a rychlou analýzu plazmatických lipidů s vysokou lipidovou pokrývkou a semikvantifikací více než 270 druhů za 15 minut.

Reference

• Sandra K.; Sandra P. Lipidomics from an analytical perspective. Curr. Opin. Chem. Biol. 2013, 17, 847–853.
• Cajka T.; Fiehn O. Comprehensive analysis of lipids in biological systems by liquid chromatography–mass spectrometry. Trends Anal. Chem. 2014, 61, 192–206.
• Hyotylainen T.; Orešič M. Optimizing the lipidomics workflow for clinical studies—practical considerations. Anal. Bioanal. Chem. 2015, 407, 4973–4993.
• Matyash V.; Liebisch G.; Kurzchalia T.; Shevchenko A.; Schwudke D. Lipid extraction by methyl-tert-butyl ether for high-throughput lipidomics. J. Lipid Res. 2008, 49, 1137–1146.
• Cajka T.; Fiehn O. LC-MS-based lipidomics and automated identification of lipids using the LipidBlast in-silico MS/MS library. Methods Mol. Biol. 2017, 1609, 149–170.
• Cajka T.; Fiehn O. Increasing lipidomic coverage by selecting optimal mobile-phase modifiers in LC–MS of blood plasma. Metabolomics 2016, 12, 34.
• Cajka T.; et al. Using a lipidomics approach for nutritional phenotyping in response to a test meal containing gamma-linolenic acid. Metabolomics 2016, 12, 127.
• Kind T.; et al. LipidBlast in silico tandem mass spectrometry database for lipid identification. Nat. Methods 2013, 10, 755–758.