Metabolomics 2017: Back to the Future with Thermo Scientific™ Q Exactive™ GC Orbitrap™ GC-MS/MS

Význam tématu

Metabolomika umožňuje hloubkové mapování malých molekul v biologických vzorcích, což napomáhá pochopení fyziologických a patologických procesů. GC-MS patří mezi nejstabilnější a nejrozšířenější analytické techniky pro screening těkavých a středně polárních metabolitů. Vysoké rozlišení a přesná hmotnost (HRAM) dále rozšiřují možnosti identifikace neznámých látek a zvyšují spolehlivost kvantifikace.

Cíle a přehled studie

Tento dokument představuje technologii Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS zaměřenou na komplexní metabolomické analýzy. Popisuje výhody vysokého rozlišení, přesné měření hmotnosti a integrované workflow zahrnující automatizovanou derivatizaci, dekonvoluci dat a identifikaci neznámých látek.

Použitá metodika a instrumentace

• GC-MS/MS vysokoenergetická absorpční Orbitrap s rozlišením až 120 000 (m/z 200) pro HRAM analýzy.
• Automatizovaná derivatizační jednotka TriPlus RSH umožňující online methoxyaminaci a MSTFA derivatizaci v režimu dávkování i sekvenčním provozu.
• Metodika derivatizace: dvoukrokový protokol (incubace s MOX 90 min/37 °C, následně MSTFA 30 min/45 °C) s automatickou výměnou jehel a oplachem.
• Software pro analýzu dat: dekonvoluční plugin TraceFinder pro EI spektra a Compound Discoverer pro měkkou ionizaci (CI) a návrh elementárních vzorců.

Hlavní výsledky a diskuse

V porovnání s konvenčními GC-quad systémy ukázal GC-Orbitrap výrazně lepší rozlišení chromatografických špiček a vyšší hmotnostní přesnost (< 5 ppm), což vedlo k redukci počtu kandidátních vzorců a jednoznačnější identifikaci neznámých. Vestavěná knihovna ~900 derivatizovaných metabolitů s Kovatsovými indexy umožňuje rychlou automatickou EI identifikaci. Sekvenční derivatizace ve dvou inkubátorech prokázala stabilitu signálu (průměrné RSD 5 % pro aminokyseliny během 24 h).

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená citlivost a selektivita pro široké spektrum metabolitů (terpeny, organické kyseliny, aminokyseliny, steroidy).
• Rychlejší a spolehlivější workflow díky online derivatizaci a plně automatizované dekonvoluci.
• Efektivní identifikace neznámých látek pomocí vysoké hmotnostní přesnosti CI a HRF skórování ve Compound Discoverer.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj knihoven pro více derivatizačních postupů, integrace strojového učení pro predikci struktur neznámých a širší nasazení v klinické metabolomice, environmentálních studiích či přesné výživě. Miniaturizace a vyšší automatizace přispějí ke zvýšení kapacity laboratoří a zkrácení doby analýz.

Závěr

Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS se stává průlomovou platformou pro globální metabolomiku díky kombinaci vysokého rozlišení, přesné hmotnostní detekce a sofistikovaných nástrojů pro automatizovanou analýzu a identifikaci metabolitů.

Reference

• Bouatra S. et al. The Human Urine Metabolome. PLOS ONE, 2013. DOI: 10.1371/journal.pone.0073076