Solutions for Metabolomics Analysis

Význam tématu

Metabolomika umožňuje komplexní průzkum malých molekul v biologii, klíčový pro porozumění fyziologickým a patologickým stavům. GC-MS představuje zlatý standard pro analýzy primárního metabolomu díky vysokému rozlišení a možnosti přesné dekonvoluce spekter, doplňujícímu pokrytí LC-MS pro sekundární a terciární metabolity.

Cíle a přehled studie / článku

Tento dokument představuje možnosti a výhody platformy LECO pro GC-MS metabolomiku. Představuje srovnání jednorozměrné a dvourozměrné chromatografie, vysokého rozlišení a měkké ionizace k identifikaci známých i neznámých metabolitů v komplexních biologických vzorcích.

Použitá instrumentace

• Pegasus BT GC-TOFMS
• Pegasus BT 4D GC×GC-TOFMS
• Pegasus GC-HRT 4D (HR-EI a HR-CI)
• Software ChromaTOF s TrueSignal Deconvolution
• Metabolomické knihovny LECO/Fiehn a Wiley

Použitá metodika

Popisuje se použití silylačních derivatizací, plnoskenovací TOF hmotnostní spektrometrie a dvourozměrné GC×GC k oddělení a dekonvoluci silně spolupůsobících analytů. Kryogenní modulátor zajišťuje zaostření píků a zvýšenou citlivost, zatímco HR-EI a HR-CI poskytují vysokou přesnost hmotnosti a potvrzení molekulárního iontu.

Hlavní výsledky a diskuse

• GC×GC-TOFMS detekuje až dvojnásobek analytů oproti jednorozměrnému GC-TOFMS.
• TrueSignal Deconvolution odděluje silně koelutující sloučeniny s vysokými skóre shody (>830).
• Vysoké rozlišení GC-HRT s accurate mass umožňuje úzké okno (<2 ppm) pro identifikaci fragmentů a molekulárních iontů.
• HR-CI ionizace snižuje nejistotu ve stanovení molekulárního iontu a zužuje počet možných struktur.
• Přesné a reprodukovatelné kvantifikace (<3,5 % RSD) v opakovaných injekcích komplexních vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci primárních metabolitů a klíčových prekurzorů, zrychluje analýzy díky menší potřebě čištění zdroje i menší přípravě vzorku a nabízí hlubší vhled do biologického dění pro farmaceutický, potravinářský i environmental analytický průmysl.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace vysokého rozlišení s dekonvolucí a knihovnami pro pokročilou identifikaci neznámých sloučenin, širší nasazení GC×GC v klinických a environmentálních studiích a zdokonalení softwarových nástrojů pro automatizaci datové interpretace.

Závěr

Platforma LECO pro GC-MS metabolomiku nabízí vysoce citlivé a přesné nástroje pro komplexní profilování metabolomu. Kombinace jednorozměrného i dvourozměrného oddělení, vysokého rozlišení a dekonvoluce usnadňuje objev neznámých složek a poskytuje robustní kvantifikaci, čímž rozšiřuje možnosti výzkumu i průmyslové aplikace.

Reference

• Chan ECY, Pasikanti KK, Nicholson JK. Global urinary metabolic profiling procedures using gas chromatography–mass spectrometry. Nature Protocols. 2011;6:1483–1499.
• Lisec J, Schauer N, Kopka J, Willmitzer L, Fernie AR. Gas chromatography mass spectrometry–based metabolite profiling in plants. Nature Protocols. 2006;1:387–396.
• Almstetter MF, Oefner PJ, Dettmer K. In: Kaufmann M, Klinger C, editors. Functional Genomics: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology vol. 815. 2012.
• Dunn W, Broadhurst D, Begley P, et al. Procedures for large-scale metabolic profiling of serum and plasma using GC and LC coupled to MS. Nature Protocols. 2011;6:1060–1083.
• Koek MM, van der Kloet FM, Kleemann R, et al. Metabolomics. 2011;7:1–14.
• Almstetter MF, Oefner PJ, Dettmer K. Comprehensive two-dimensional gas chromatography in metabolomics. Anal Bioanal Chem. 2012;402:1993–2013.
• Kiek MM, Jellema RH, van der Greef J, Tas AC, Hankemeier T. Metabolomics. 2011;7:307–328.
• Allwood JW, Erban A, de Koning S, et al. Inter-laboratory reproducibility of fast GC–EI–TOF/MS based plant metabolomics. Metabolomics. 2009;5:479–496.
• Lebedev AT, Polyakova OV, Mazur DM, Artaev VB. The benefits of high resolution mass spectrometry in environmental analysis. Analyst. 2013;138:6946–6953.