Utilization of GCxGC-TOFMS to Screen for Potential Metabolite Differences in Pooled Samples from Lean, Fat, and Obese Zucker Rat Plasma

Význam tématu

V oblasti metabolomiky je klíčové rozlišovat nízkomolekulární metabolity v komplexních biologických vzorcích například krevní plazmě. Použití dvourozměrné plynové chromatografie spojené s časem letu hmotnostní spektrometrií poskytuje zvýšenou separaci a citlivost. Tato metoda umožňuje odhalit potenciální biomarkery spojené s různými fyziologickými stavy za účelem lepšího pochopení metabolických změn.

Cíle a přehled studie

Studie porovnává derivatizované a seskupené plazmatické vzorky od lean tuk obese potkanů rasy Zucker. Klíčovým cílem bylo demonstrovat schopnost metody GCxGC TOFMS odhalit rozdíly ve stopových metabolitech mezi skupinami lean fat a diabeticky obese potkanů. Proveden je screening velkých vzorkových poolů s cílem identifikovat semi kvantitativní variační markery.

Použitá metodika a instrumentace

Příprava vzorků zahrnovala odstranění proteinů filtry 5000 MWCO následné sušení a derivatizaci pomocí BSTFA. Analýza proběhla na systémech Agilent 7890 s kvadrupolním tepelným modulátorem LECO a detekcí LECO Pegasus 4D TOFMS. Primární kolona byla Rxi 5Sil MS sekundární Rxi 17Sil MS heliem jako nosným plynem. Parametry teplotních programů a akviziční rychlosti 150 spekter za sekundu umožnily vysokou datovou hustotu. Deconvoluční algoritmy a porovnání se spektrálními knihovnami Max Planck Fiehn NIST umožnily identifikaci klíčových složek.

Hlavní výsledky a diskuse

Metodou bylo detekováno více než dvanáct významných metabolitů s odlišnou expresí mezi skupinami. Mezi identifikovanými byly aminokyseliny leucine proline threonine glycine a pentakis trimethylsilylovaná glucopyranosa. GCxGC separace zabezpečila rozlišení analyzátů které by se v jednorozměrné chromatografii spojily a byly skryty pod vysokou koncentrací dalších látek. Konturové a 3D povrchové chromatogramy ukázaly upregulaci vybraných metabolitů v tukové a obézní skupině.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GCxGC TOFMS představuje rychlý a efektivní screening rozsáhlých vzorkových poolů pro vyhledávání potenciálních biomarkerů. Zvýšená kapacita špiček a nízké detekční limity umožňují sledovat stopové složky v krevní plazmě. Aplikace nachází uplatnění ve výzkumu metabolomiky kvalitativní a polo kvantitativní analýze zdravotních stavů a farmakometabolomice.

Budoucí trendy a možnosti využití

S dalším rozvojem rychlých hmotnostních analyzátorů a vylepšenými deconvolučními algoritmy se očekává ještě vyšší citlivost a selektivita. Integrace s datovými platformami strojového učení umožní automatickou detekci biomarkerů. Rozšíření metod na další biologické matrice tkáně moči či mozkomíšního moku otevře nové možnosti v klinické diagnostice a personalizované medicíně.

Závěr

GCxGC TOFMS prokázala svou vhodnost pro porovnávací analýzu derivatizovaných plazmatických poolů lean fat a obese potkanů Zucker. Metoda nabízí vysokou rozlišovací schopnost rychlou akvizici a kvalitní spektrální data umožňující objev potenciálních metabolických markerů rozdílných fyziologických stavů.

Reference

1 Bioreclamation plazmatické vzorky
2 Max Planck Fiehn NIST knihovny
3 LECO Pegasus 4D instrukce