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
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
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, acidname, namecathine, cathineobserved, 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, acidname, namecathine, cathineobserved, observedmagic, magicmushrooms, mushroomscathinone, cathinonekhat, khathash