Multicomponent Analysis of Metabolites in Human Plasma using GC-MS/MS
Aplikace | 2015 | ShimadzuInstrumentace
Analýza metabolomů v biologických vzorcích hraje klíčovou roli při hledání biomarkerů nemocí, monitorování farmakologických účinků a pro klinické studie. Tradiční single quadrupole GC-MS nabízí vynikající chromatografické rozlišení, avšak v komplexních matricích, jako je lidská plazma, může docházet k potlačení signálu a křížovým interferencím. Použití triple quadrupole GC-MS/MS v režimu MRM (Multiple Reaction Monitoring) zajišťuje dvojitou selekci štěrbinami Q1 a Q3, což výrazně zlepšuje citlivost a selektivitu kvantifikace metabolitů.
Cílem prezentované studie bylo porovnat výsledky analýzy standardní lidské plazmy získané metodami scan a MRM podle protokolů obsažených ve Smart Metabolites Database. Databáze zahrnuje MRM přechody pro 475 běžných metabolitů v krevní plazmě, moči a buněčných extraktech. Studie se zaměřila na hodnocení počtu detekovaných derivatizovaných metabolitů, citlivosti měření a potlačení interferenčních signálů.
Vzorek plazmy (50 µL) byl doplněn interním standardem (2-isopropylmalát), extrahován methanol/voda/chloroformem (2,5:1:1) a derivatizován methoximací a trimethylsilylací. Měření probíhalo na GC-MS/MS systému GCMS-TQ8040 se sloupcem BPX-5 (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm). Klíčové parametry:
MRM přineslo výrazné zvýšení citlivosti a potlačení interferencí ve srovnání se scan módem. Celkový iontový chromatogram (TIC) ukázal ostré, dobře oddělené píky. Ve scan režimu nebylo detekováno několik metabolitů kvůli křížovým signálům; v MRM režimu bylo možné kvantifikovat i nízkokoncentrované složky.
Bylo identifikováno a kvantifikováno celkem 221 TMS-derivatizovaných metabolitů z 475 možných. Příklady: ve scan režimu se potlačil signál kyseliny valproové a 3-aminoisobutyrátu, MRM režim však přinesl čisté chromatografické píky a vyšší intenzity.
MRM na triple quad GC-MS/MS umožňuje cílenou, vysoce citlivou a reprodukovatelnou kvantifikaci stovek metabolitů ve složitých biologických matricích. Metoda je vhodná pro klinické laboratoře, farmakokinetická měření, toxikologii, nutriční studie i průmyslovou kontrolu kvality.
Očekává se rozšíření databází MRM přechodů, vývoj rychlejších chromatografických protokolů a automatizace vzorkové přípravy. Integrace s vysokým rozlišením (HR-MS) a pokročilá datová analýza (strojové učení, chemometrie) posunou metabolomiku k ještě hlubší a širší charakterizaci biologických systémů.
Studie potvrdila, že triple quadrupole GC-MS/MS v MRM režimu nabízí výrazně lepší citlivost, selektivitu a robustnost pro analýzu komplexních metabolomů v lidské plazmě. Umožňuje detekci více než 200 derivatizovaných metabolitů a usnadňuje spolehlivou kvantifikaci v klinických i výzkumných aplikacích.
1. Nishiumi S., Shinohara M., Ikeda A. et al. Metabolomics 6 (2010) 518–528
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Analýza metabolomů v biologických vzorcích hraje klíčovou roli při hledání biomarkerů nemocí, monitorování farmakologických účinků a pro klinické studie. Tradiční single quadrupole GC-MS nabízí vynikající chromatografické rozlišení, avšak v komplexních matricích, jako je lidská plazma, může docházet k potlačení signálu a křížovým interferencím. Použití triple quadrupole GC-MS/MS v režimu MRM (Multiple Reaction Monitoring) zajišťuje dvojitou selekci štěrbinami Q1 a Q3, což výrazně zlepšuje citlivost a selektivitu kvantifikace metabolitů.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem prezentované studie bylo porovnat výsledky analýzy standardní lidské plazmy získané metodami scan a MRM podle protokolů obsažených ve Smart Metabolites Database. Databáze zahrnuje MRM přechody pro 475 běžných metabolitů v krevní plazmě, moči a buněčných extraktech. Studie se zaměřila na hodnocení počtu detekovaných derivatizovaných metabolitů, citlivosti měření a potlačení interferenčních signálů.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorek plazmy (50 µL) byl doplněn interním standardem (2-isopropylmalát), extrahován methanol/voda/chloroformem (2,5:1:1) a derivatizován methoximací a trimethylsilylací. Měření probíhalo na GC-MS/MS systému GCMS-TQ8040 se sloupcem BPX-5 (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm). Klíčové parametry:
- Teplota injektoru: 250 °C, split 30:1, objem 1 µL
- Program kolony: 60 °C (2 min) → 15 °C/min → 330 °C (3 min)
- Interface: 280 °C, ion source: 200 °C, nosič plyn: helium, lineární rychlost 39 cm/s
- Měření: scan režim (m/z 45–600, event time 0,2 s) a MRM režim (loop time 0,25 s)
Hlavní výsledky a diskuse
MRM přineslo výrazné zvýšení citlivosti a potlačení interferencí ve srovnání se scan módem. Celkový iontový chromatogram (TIC) ukázal ostré, dobře oddělené píky. Ve scan režimu nebylo detekováno několik metabolitů kvůli křížovým signálům; v MRM režimu bylo možné kvantifikovat i nízkokoncentrované složky.
Bylo identifikováno a kvantifikováno celkem 221 TMS-derivatizovaných metabolitů z 475 možných. Příklady: ve scan režimu se potlačil signál kyseliny valproové a 3-aminoisobutyrátu, MRM režim však přinesl čisté chromatografické píky a vyšší intenzity.
Přínosy a praktické využití metody
MRM na triple quad GC-MS/MS umožňuje cílenou, vysoce citlivou a reprodukovatelnou kvantifikaci stovek metabolitů ve složitých biologických matricích. Metoda je vhodná pro klinické laboratoře, farmakokinetická měření, toxikologii, nutriční studie i průmyslovou kontrolu kvality.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření databází MRM přechodů, vývoj rychlejších chromatografických protokolů a automatizace vzorkové přípravy. Integrace s vysokým rozlišením (HR-MS) a pokročilá datová analýza (strojové učení, chemometrie) posunou metabolomiku k ještě hlubší a širší charakterizaci biologických systémů.
Závěr
Studie potvrdila, že triple quadrupole GC-MS/MS v MRM režimu nabízí výrazně lepší citlivost, selektivitu a robustnost pro analýzu komplexních metabolomů v lidské plazmě. Umožňuje detekci více než 200 derivatizovaných metabolitů a usnadňuje spolehlivou kvantifikaci v klinických i výzkumných aplikacích.
Reference
1. Nishiumi S., Shinohara M., Ikeda A. et al. Metabolomics 6 (2010) 518–528
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of Metabolites Extracted from Human Embryonic Stem Cells Using GC-MS
2015|Shimadzu|Aplikace
LAAN-J-MS-E103 GC-MS Gas Chromatograph Mass Spectrometer Analysis of Metabolites Extracted from Human Embryonic Stem Cells Using GC-MS 103 Metabolome analysis, a comprehensive analysis of the various metabolites generated as biological functions are maintained, is widely used in disease biomarker searches…
Klíčová slova
tms, tmsacid, acidembryonic, embryonicntms, ntmsoctadecanol, octadecanolcystamine, cystaminemeto, metomargaric, margaricmetabolites, metaboliteselaidic, elaidicpalmitoleic, palmitoleicniacinamide, niacinamidenonanoic, nonanoicarachidonic, arachidonichuman
Application for Plant Metabolome Analysis Using the GC/MS/MS Smart Metabolites Database
2016|Shimadzu|Aplikace
C146-E315 Application for Plant Metabolome Analysis Using the GC/MS/MS Smart Metabolites Database Technical Report Mami Okamoto1, Junko Takanobu1, Muneo Sato1, Satoshi Yamaki2, Yuji Sawada1, Masami Yokota Hirai1 A b s tra c t: The GC/MS/MS Smart Metabolites Database contains analytical…
Klíčová slova
tms, tmsacid, acidaric, aricsucci, succisucc, succnyl, nylmetabolites, metabolitesmrm, mrmsmart, smartpyruvic, pyruviccoa, coafumar, fumarisoci, isociociitric, ociitricogluttaric
Analysis of Glycolysis Metabolites in Human Embryonic Stem Cells using GC-MS/MS
2015|Shimadzu|Aplikace
LAAN-J-MS-E102A GC-MS Gas Chromatograph Mass Spectrometer Analysis of Glycolysis Metabolites in Human Embryonic Stem Cells using GC-MS/MS 102 The analysis of metabolomes, such as when searching for disease biomarkers, is performed in many areas in the medical field, whether it…
Klíčová slova
pyruvic, pyruvicname, namemeto, metoglycolysis, glycolysiscompound, compoundacid, acidtms, tmsmrm, mrmdetected, detectedmetabolite, metaboliteglyceraldehyde, glyceraldehydephosphoenolpyruvic, phosphoenolpyruvicdihydroxyacetone, dihydroxyacetonemetabolites, metabolitesembryonic
Comparison of Metabolites in Rice from Different Production Areas Using GC-MS/MS
2025|Shimadzu|Aplikace
GC-MS GCMS-TQ 8040 NX Statistical Analysis Software eMSTAT Solution Application News Comparison of Metabolites in Rice from Different Production Areas Using GC-MS/MS Hitomi Tsujihata, Yutaka Umakoshi, and Nanami Sakashita User Benefits eMSTAT Solution enables multivariate analysis of chromatogram data…
Klíčová slova
tms, tmskagawa, kagawaacid, aciddiscriminant, discriminantchiba, chibaemstat, emstatshiga, shigaibaraki, ibarakianalysis, analysisinquiry, inquirymetabolites, metabolitesstatistical, statisticalcaproic, caproicmultivariate, multivariateoctanoic