Improved Methodology for Metabolomics Data Acquisition Workflow: Utilization of Electron Impact and Chemical Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry
Postery | 2013 | LECOInstrumentace
Metabolomika poskytuje detailní pohled na drobné molekuly (<1500 Da) v biologických vzorcích, což je klíčové pro pochopení patofyziologie onemocnění, například jaterních poruch, a pro vývoj diagnostických a terapeutických přístupů. Vysoká citlivost a rozlišení GC-MS metod s vysokým rozlišením umožňují komplexní profilaci metabolitů a přesnou identifikaci i v náročných biologických matricích.
Cílem publikace bylo optimalizovat workflow sběru dat pro metabolomiku kombinací elektronové impaktní ionizace (EI-HRT) a chemické ionizace (CI-HRT) v režimu vysokého rozlišení (HR-TOF). Autoři demonstrují robustnost metody na extraktech myších jater, ilustrují kvalitu spektrálních dat a hodnotí přínos paralelního CI-HRT pro potvrzení molekulárních iontů labile složek.
Vzorcem byly myší jaterní extrakty, sušené a dvoufázově derivatizované trimethylsilylací. GC analýza byla prováděna na Agilent 7890/7693 s Restek Rxi-5Sil MS kolonkou (30 m × 0,25 mm ID × 0,25 µm). Temperatura pece se programovala z 50 °C do 300 °C v několika krocích; injekce 1 µl splitless; helia jako nosný plyn (1,0 ml/min).
EI-HRT poskytlo vysoce kvalitní fragmentační spektra s průměrnou přesností masy 0,69 ppm a dobrými hodnotami podobnosti spekter (>800/1000) pro kyseliny, aminokyseliny, sacharidy, mastné kyseliny a steroly. U vybraných metabolitů (např. mannóza, maltóza) chyběl v EI-spektru zřetelný molekulový ion. CI-HRT však generovalo silné protonované molekulové ionty, což vedlo k jednoznačnému přiřazení elementárních vzorců a výraznému zvýšení spolehlivosti identifikace.
Workflow kombinuje robustní dekonvoluci vrcholů, vynikající rozlišení pro potlačení pozadí a opakovatelnou analýzu dat pro nové kandidáty. Paralelní CI-HRT analýzy doplňují EI-HRT fragmentační údaje a umožňují plnou strukturální charakterizaci i nízce abundantních a labile sloučenin.
Další rozvoj by mohl spočívat v automatizaci a vyšší propustnosti skrze paralelní akvizici dat, integraci pokročilých algoritmů pro strojové učení při identifikaci metabolitů a využití širších chemických ionizačních metod pro specifické skupiny sloučenin. Rozšíření databází vysokého rozlišení a open-access knihoven zvýší univerzálnost metody.
Optimalizovaný workflow kombinuje výhody EI-HRT a CI-HRT ve vysokém rozlišení pro komplexní metabolomickou analýzu. Metoda prokázala vysokou spolehlivost při identifikaci složitých biologických vzorců a zvládá i obtížně detekovatelné labile metabolity.
GC/MSD, GC/HRMS, GC/TOF
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceAgilent Technologies, LECO
Souhrn
Význam tématu
Metabolomika poskytuje detailní pohled na drobné molekuly (<1500 Da) v biologických vzorcích, což je klíčové pro pochopení patofyziologie onemocnění, například jaterních poruch, a pro vývoj diagnostických a terapeutických přístupů. Vysoká citlivost a rozlišení GC-MS metod s vysokým rozlišením umožňují komplexní profilaci metabolitů a přesnou identifikaci i v náročných biologických matricích.
Cíle a přehled studie
Cílem publikace bylo optimalizovat workflow sběru dat pro metabolomiku kombinací elektronové impaktní ionizace (EI-HRT) a chemické ionizace (CI-HRT) v režimu vysokého rozlišení (HR-TOF). Autoři demonstrují robustnost metody na extraktech myších jater, ilustrují kvalitu spektrálních dat a hodnotí přínos paralelního CI-HRT pro potvrzení molekulárních iontů labile složek.
Použitá metodika
Vzorcem byly myší jaterní extrakty, sušené a dvoufázově derivatizované trimethylsilylací. GC analýza byla prováděna na Agilent 7890/7693 s Restek Rxi-5Sil MS kolonkou (30 m × 0,25 mm ID × 0,25 µm). Temperatura pece se programovala z 50 °C do 300 °C v několika krocích; injekce 1 µl splitless; helia jako nosný plyn (1,0 ml/min).
Použitá instrumentace
- LECO Pegasus GC-HRT (TOF, R = 25 000 FWHM)
- Ionizační zdroje: EI (250 °C) a CI (5 % NH3 v metanu, 200 °C)
- Spektrometrie: masový rozsah EI 60–520 m/z, CI 50–1200 m/z; 6 spekter/s
- Kalibrace: interní PFTBA
Hlavní výsledky a diskuse
EI-HRT poskytlo vysoce kvalitní fragmentační spektra s průměrnou přesností masy 0,69 ppm a dobrými hodnotami podobnosti spekter (>800/1000) pro kyseliny, aminokyseliny, sacharidy, mastné kyseliny a steroly. U vybraných metabolitů (např. mannóza, maltóza) chyběl v EI-spektru zřetelný molekulový ion. CI-HRT však generovalo silné protonované molekulové ionty, což vedlo k jednoznačnému přiřazení elementárních vzorců a výraznému zvýšení spolehlivosti identifikace.
Přínosy a praktické využití metody
Workflow kombinuje robustní dekonvoluci vrcholů, vynikající rozlišení pro potlačení pozadí a opakovatelnou analýzu dat pro nové kandidáty. Paralelní CI-HRT analýzy doplňují EI-HRT fragmentační údaje a umožňují plnou strukturální charakterizaci i nízce abundantních a labile sloučenin.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj by mohl spočívat v automatizaci a vyšší propustnosti skrze paralelní akvizici dat, integraci pokročilých algoritmů pro strojové učení při identifikaci metabolitů a využití širších chemických ionizačních metod pro specifické skupiny sloučenin. Rozšíření databází vysokého rozlišení a open-access knihoven zvýší univerzálnost metody.
Závěr
Optimalizovaný workflow kombinuje výhody EI-HRT a CI-HRT ve vysokém rozlišení pro komplexní metabolomickou analýzu. Metoda prokázala vysokou spolehlivost při identifikaci složitých biologických vzorců a zvládá i obtížně detekovatelné labile metabolity.
Reference
- Xie B. Waters M.J. a Schirra H.J. Investigating Potential Mechanisms of Obesity by Metabolomics. J. Biomed Biotechnol. 2012;2012:805683.
- Myší jaterní extrakty: Dr. Xiang Zhang, Department of Chemistry, University of Louisville, KY 40292, USA.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Electron Impact and Chemical Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry Analyses of Blood Plasma Samples
2013|Agilent Technologies|Postery
Electron Impact and Chemical Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry Analyses of Blood Plasma Samples David E. Alonso, Jeffrey S. Patrick, Joe Binkley, and John Heim | LECO Corporation, St. Joseph, MI USA 0.0e0 M/Z 800 AIC Fatty 1 900…
Klíčová slova
hrt, hrtheight, heightcounts, countshexatms, hexatmsobese, obesetms, tmslean, leanpegasus, pegasusfatty, fattyoxime, oximeaic, aiccholestadiene, cholestadienesinh, sinhgenedata, genedatadeconvolution
Characterization of Complex Forensic Samples by Gas Chromatography–High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry
2015|Agilent Technologies|Postery
Characterization of Complex Forensic Samples by Gas Chromatography–High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry John Rorabeck1, David E. Alonso2 and Joe Binkley2 | 1Berrien County Forensic Laboratory, Berrien Springs, MI; 2LECO Corporation, St. Joseph, MI D) Pokeweed (Discovery & Confirmation) A) Marijuana…
Klíčová slova
hrt, hrttms, tmsaic, aicformula, formulappm, ppmexpected, expectedacid, acidcathine, cathinename, nameobserved, observedmagic, magicmushrooms, mushroomscathinone, cathinonekhat, khathash
A Workflow for Comprehensive Analysis of Forensic Samples Using Electron and Chemical Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry
2014|Agilent Technologies|Postery
A Workflow for Comprehensive Analysis of Forensic Samples Using Electron and Chemical Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry David E. Alonso1, Joe Binkley1, and John Rorabeck2 | 1LECO Corporation, St. Joseph, MI; 2Berrien County Forensic Laboratory, Berrien Springs, MI Solvent…
Klíčová slova
hrt, hrttms, tmsaic, aicformula, formulappm, ppmexpected, expectedacid, acidcathine, cathinename, nameobserved, observedmagic, magicmushrooms, mushroomscathinone, cathinonekhat, khathash
Strategic Utilization of Gas Chromatography with Both Nominal and High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometers for Metabolomic Studies
2014|LECO|Postery
Strategic Utilization of Gas Chromatography with Both Nominal and High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometers for Metabolomic Studies David E. Alonso, Jeffrey S. Patrick, and Joe Binkley | LECO Corporation, St. Joseph, MI USA Results and Discussion – Instrumental Platforms Introduction…
Klíčová slova
tms, tmshrt, hrtpegasus, pegasusacid, acidpalmitoleic, palmitoleictemp, tempsimilarity, similaritycholesterol, cholesterolphenotype, phenotypearachidonic, arachidonicoctadecanoic, octadecanoicmass, massdiscovery, discoverymonosaccharides, monosaccharidesoleic