Electron Impact and Chemical Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry Analyses of Blood Plasma Samples

Význam tématu

Metabolomika se uplatňuje v medicíně, fyziologii i výzkumu přírodních látek. Profilování malých molekul v krevní plazmě umožňuje odhalovat změny související s chorobami či výživou a podporuje objev nových biomarkerů. Vysokorozlišovací GC-TOF MS s technikami elektronové a chemické ionizace je klíčový pro spolehlivou identifikaci chemicky rozmanitých metabolitů a zajišťuje kvalitní, přesnou a reprodukovatelnou datovou základnu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo komplexní porovnání plazmatických profilů derivatizovaných metabolitů u tří skupin Zuckerových potkanů (štíhlí, obézní, s nadměrným tukem) pomocí kombinace EI-HRT a CI-HRT. Autoři sledovali výkonnost metody z hlediska rozsahu detekce, kvality spekter, hmotnostní přesnosti a výpočetních nástrojů pro dekonvoluci a vyhledávání ve spektrových databázích.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky plazmy byly od stádně krmených potkanů získány a stabilizovány EDTA. Derivatizace proběhla přidáním metoxylaminu a následným trimethylsilylačním činidlem (MSTFA). Chromatografie byla prováděna na kolóně Restek Rxi-5Sil MS, GC Agilent 7890 s autosamplerem 7693. Spektrální data byla snímána na LECO Pegasus GC-HRT v módu vysokého rozlišení (R=25 000) současně s EI a CI (5 % NH₃ v metanu). Pro zpracování sloužila platforma ChromaTOF-HRT s automatickou dekonvolucí a porovnáním s knihovnami NIST a Wiley.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza více než 700 derivatizovaných metabolitů prokázala:

• Vysokou hmotnostní přesnost (průměrně 0,9 ppm) a kvalitní spektrální data pro fragmenty i molekulové ionty.
• Komplementarita EI-HRT a CI-HRT – některé sacharidy a aminokyseliny vykazovaly molekulové ionty pouze při CI.
• Efektivní dekonvoluci souběžně koelujících látek a robustní identifikaci díky softwarovým nástrojům.
• Rozpoznání rozdílů ve složení plazmy mezi štíhlými, tukovými a obézními potkany, například trendů 2-hydroxybutanové kyseliny a oktadecadienoové kyseliny.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a citlivá analýza komplexních biologických vzorků s vysokou průchodností.
• Spolehlivá identifikace širokého spektra metabolitů umožňující detailní fenomické studie.
• Využití v nutrimetabolických studiích, diagnostice a vývoji farmak.
• Možnost opakovaných dotazů do datových sad a export do statistických balíků (např. Genedata).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření integrace dat z GC-HRT s dalšími platformami (LC-MS, NMR) pro multidimenzionální metabolomickou analýzu. Vývoj automatizované statistické konektivity a strojového učení zlepší biomarkerovou selekci a prognostiku chorob. Dále lze optimalizovat derivatizační postupy a analyzovat vzorky s nižšími objemy biologického materiálu.

Závěr

Kombinace vysokorozlišovacího GC-TOF MS s elektronovou a chemickou ionizací představuje vysoce výkonnou metodiku pro komplexní metabolomické profilování krevní plazmy. Metoda poskytuje spolehlivé a přesné spektrální informace podporující identifikaci a kvantifikaci stovek látek, což je zásadní pro biomedicínský výzkum a průmyslovou analytiku.