Supporting exposomics research with the Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer

Význam tématu

Exposomika představuje komplexní přístup k hodnocení celoživotních environmentálních expozic a jejich účinků na lidské zdraví. Porozumění souhrnu chemických, fyzikálních a biologických vlivů, které se v průběhu života kumulují, je klíčové pro identifikaci negenetických příčin nemocí a pro návrh účinných preventivních opatření.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat schopnosti Orbitrap Exploris GC 240 hmotnostního spektrometru ve spojení s výkonným softwarovým prostředím pro efektivní, vysoce selektivní a necílený screening tisíců až stovek tisíc expozic v různých typech vzorků. Práce ukazuje řešení hlavních výzev exposomických analýz – od extrakce přes identifikaci až po kvantifikaci a retrospektivní vyhodnocování neznámých sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

Byla kombinována následující technologie:

• Orbitrap Exploris GC 240 vysokého rozlišení (HRAM) pro necílené full scan akvizice s rozlišovací schopností až 240 000 při m/z 200 a přesností hmotnosti lepší než 1 ppm.
• Termo Scientific Compound Discoverer pro zpracování velkých necílených datových souborů, identifikaci neznámých sloučenin a statistickou analýzu.
• HRAM kontaminantová knihovna electron ionizačních spekter (přes 1200 spekter z 940 sloučenin), která umožňuje přesnou anotaci detekovaných znaků.

Hlavní výsledky a diskuse

Analytické postupy umožnily rozšířit počet detekovatelných expozic z původních stovek na až 100 000 chemických signálů ve vzorku. Vysoká selektivita a citlivost HRAM systému umožnila spolehlivou detekci nízkokoncentrovaných látek v různých komplexních matricích (biologické vzorky, voda, půda, vzduch). Software Compound Discoverer významně zrychlil proces anotace, strukturové elucece a kvantifikace, zároveň je možné retrospektivně vyhodnotit data pro nově objevené látky.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika podporuje široké spektrum aplikací v environmentálních a bioanalytických laboratořích:

• Necílené sledování širokého rozsahu kontaminantů pro epidemiologické studie a expoziční vědy.
• Retrospektivní analýzy pro nově definované rizikové látky bez opětovné akvizice vzorků.
• Rychlé odhalení neočekávaných expozic a biomarkerů expozice.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj nekonvenčních expozičních biomarkerů (např. slepá místa e-odpadu, mikroplasty, per- a polyfluorované látky) a integrace výsledků s genomickými a metabolomickými daty pro komplexní EWAS (exposomové asociační studie). Vylepšení softwarové podpory a rozšiřování HRAM spektrálních knihoven umožní ještě širší necílené screeningy a rychlejší validaci nových látek.

Závěr

Představený workflow založený na Orbitrap Exploris GC 240 spolu s výkonným softwarem otevírá nové horizonty v exposomických výzkumech. Technologie poskytuje bezprecedentní citlivost, selektivitu a rozsah necílených analýz, umožňující detailní charakterizaci komplikovaných expozic a jejich vlivu na lidské zdraví.

Reference

1. Fuentes M. a kol. Operationalizing the Exposome Using Passive Silicone Samplers. Current Pollution Reports. 2022;8(1):1–29.
2. Thermo Fisher Scientific Technical Note 10730: Mass resolving power of 240 000: for confident compound identification. 2021.