BOOK OF ABSTRACTS: ELEVENTH ANNUAL CONFERENCE OF THE CZECH SOCIETY FOR MASS SPECTROMETRY 2023

Význam tématu

Masová spektrometrie je klíčovou technologií moderní analytické chemie, která umožňuje citlivou detekci a charakterizaci širokého spektra látek od stopových prvků po komplexní biomolekuly. Konference se soustředila na sdílení nejnovějších poznatků v oboru – od inovací v zdrojích iontů a analýze prostřednictvím ICP-MS, Orbitrap, TOF a FT-ICR přístrojů až po pokročilé metody fragmentace (EAD, FPOP, UVPD), iontovou mobilitu a multimodální zobrazovací přístupy. Diskutovaly se aplikace v environmentální, biologické, proteomické a klinické analytice, stejně jako výzvy v oblasti kvantifikace a strukturní charakterizace biomolekul.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem konference bylo propojit akademický výzkum, průmysl a aplikované laboratoře při rozvoji inovativních MS technik. Obsah zahrnoval:

• Plenární přednášky na téma ICP-MS pro stopový elementární rozbor, soft-landing iontů, využití MS v chemické syntéze a 3D cryo-EM.
• Sekce věnované aplikacím Orbitrap Ascend ve standardních i izobarických kvantitativních proteomických workflow.
• Příspěvky z oblasti glykoproteomiky, povrchové desorpce či metody pro detekci bakteriálních toxinů a modifikovaných nukleových kyselin.
• Vývoj a optimalizace preanalytických postupů pro biopharma aplikace, včetně metylovaných a kyslíkatých derivátů nukleotidů, cross-linkingových strategií a hyphenovaných CE-MS a LC-MS metod.

Použitá metodika a instrumentace

• ICP-MS s collision/reaction cell a triple quadrupole konfigurací pro multielementární analýzy.
• Orbitrap Ascend a Fusion Tribrid pro label-free i isobarické kvantifikace s real-time search.
• Time-of-flight MS s vysokou rychlostí (133 Hz) a vysokou účinností (ZenoTOF 7600).
• FT-ICR 15T pro UVPD a IRMPD s excitačními lasery CO₂ (10,6 μm) a ArF (193 nm).
• FPOP pro rychlé vytváření radikálů a mapování strukturních interakcí proteinů a nukleových kyselin.
• Hybridní metoda HILIC-qTOF pro separaci a detekci modifikovaných nukleosidů.
• CE-QQQ-MS pro citlivou kvantifikaci hormonů a růstových faktorů v biologických matricích.
• MALDI-ToF Imaging pro vizualizaci distribuce kovových nanopartiklů a proteinových markerů ve tkáňových řezech.

Hlavní výsledky a diskuse

• ICP-MS ukázalo citlivost na pg·ml⁻¹ úrovni a schopnost speciační analýzy kovů kombinací HPLC-ICP-MS a ESI-MS.
• Orbitrap Ascend konkuruje label-free strategiím i izobarickému značení díky real-time search, prokázaná byla zvýšená rychlost a vyšší počet identifikací proteinů.
• Inovativní cross-linkery (fluoroalkylace aromatických zbytků, isotopické DSPU) umožnily kvantitativní mapování proteinových konformací a interakcí.
• HDX-MS a FPOP odhalily detaily transportního mechanismu CLC antiportéru a segmentální dynamiku membránových proteinů.
• High-resolution MALDI-MS Imaging zachytilo distribuci nanopartiklových imunoštítků i endogenních peptidů v modelu neuroinfekce.
• CE-MS metody pro IGF-1 a další růstové faktory prokázaly vysokou selektivitu a citlivost pro farmaceutické a dopingové aplikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlené a robustní workflow pro proteomiku, glykoproteomiku a lipidomiku v klinických satelitech.
• Nové preanalytické strategie s moderními derivatizacemi pro analýzu biopharmaceuticals.
• Integrované zobrazovací přístupy pro mapování biomarkerů v tlustých tkáňových řezech.
• Single-particle ICP-MS Imaging jako nástroj pro studium NP distribuce v biologických modelech.
• Pokročilé cross-linkingové a radikálové metody pro ab initio modelování konformací proteinů v roztoku.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozvoj single-cell proteomics s vysokou citlivostí podporovanou trapped ion mobility.
• Propojení krio-EM a MS pro komplexní strukturální biochemii ve třech dimenzích.
• Zavádění umělé inteligence a strojového učení do kvantitativních a strukturních analýz MS dat.
• Microdropletové reakce a ambientní ionizace pro ultra-rychlé experimenty v chemickém a biologickém výzkumu.
• Další zvyšování rozlišovací schopnosti iontové mobility a víceúrovňové fragmentace pro studium velkých makromolekul.

Závěr

Konference potvrdila dynamický rozvoj mass spectrometrických metod napříč spektrem aplikací. Pokročilé přístroje a nové chemické přístupy vedou k větší hloubce analýz, vyšší citlivosti i rychlosti. Synergie mezi akademií a průmyslem podpoří další inovace a přenos technologie do rutinní praxe v environmentální, klinické, biopharma i průmyslové analytice.

Reference

• Proceedings of the 11th Annual Conference of the Czech Society for Mass Spectrometry, Brno 2023.