Characterization of Electron Ionization and Chemical Ionization on a Novel High Resolution Gas Chromatography Time-of-Flight Mass Spectrometer—Tools for the Identification of Unknown Metabolites

Význam tématu

Komplexní metabolomická analýza krevní plazmy představuje klíčový nástroj pro odhalování biochemických rozdílů mezi fyziologickými stavy organismu. GCxGC-TOFMS kombinuje dvourozměrnou chromatografii s rychlým hmotnostním spektrem, což umožňuje detailní profilaci nízkomolekulárních metabolitů v komplexních matricích, jako je krevní plazma.

Cíle studie

• Prokázat zvýšenou kapacitu špiček a lepší rozlišení s GCxGC-TOFMS oproti jednorozměrné chromatografii.
• Porovnat derivatizované plazmatické vzorky lean, fat a obese Zucker krys pro odhalení metabolických rozdílů.
• Ověřit využitelnost metody jako rychlého screeningového nástroje při hledání potenciálních biomarkerů.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: odstranění proteinů 5 kDa MWCO filtrem, sušení v SpeedVac a derivatizace BSTFA.
• Chromatografie: Agilent 7890 GC s LECO dual stage quad jet modulátorem; primární kolona Rxi-5Sil MS (30 m×0,25 mm×0,25 µm), sekundární Rxi-17Sil MS (1,24 m×0,15 mm×0,15 µm).
• Podmínky: průtok helia 1,5 mL/min, injekce 1 µL splitless @260 °C, primární program 70 °C→305 °C (6 °C/min), sekundární +5 °C offset, celkově 44,7 min.
• Detekce: LECO Pegasus 4D TOFMS, rozsah 45–750 m/z, 150 spekter/s, iontový zdroj 240 °C, detektor 1650 V.
• Software: dekonvoluce a vyhledávání v Max Planck, Fiehn Rtx5 a NIST knihovnách.

Hlavní výsledky a diskuse

• Celkem 12 metabolitů vykázalo výrazné změny ve výšce špiček mezi lean, fat a obese vzorky.
• GCxGC-TOFMS umožnila rozlišení sličně eluujících sloučenin (např. leucinu a glukopyranózy) pohledem na 2D konturové a 3D povrchové chromatogramy.
• Leucin byl detekován pouze ve fat a obese pulách, glukopyranóza rostla postupně od lean k obese stavu.
• Glycin-oxobutyl-TMS ester a N,O-TMS-prolin vykazovaly odlišné trendy regulace mezi skupinami.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý screening širokých vzorkových poolů pro identifikaci potenciálních biomarkerů.
• Vysoká datová hustota a nekřivěná spektra podporují robustní dekonvoluční algoritmy.
• Metoda šetří čas a zdroje díky schopnosti paralelní separace a detekce stopových složek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s formální kvantifikací pomocí vnitřních standardů pro validaci biomarkerů.
• Rozšíření na jiné biologické matrice (moč, tkáňové extrakty) a lidské vzorky.
• Propojení s pokročilými datovými analytickými platformami a strojovým učením pro automatizovanou detekci vzorců.

Závěr

Study ukazuje, že GCxGC-TOFMS je efektivní nástroj pro rozlišení a screening metabolitických odlišností mezi skupinami Zucker krys. Metoda nabízí vysokou chromatografickou kapacitu, přesnou hmotnostní spektrometrii a vhodný pracovní postup pro rychlou identifikaci možných biomarkerů zdraví a onemocnění.

Reference

– nebyly explicitně uvedeny –