How Comprehensive is Your Analysis? Human Molecular Profiling Using High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Urinalýza je zásadní součástí laboratorní medicíny díky snadné odběratelnosti a nízkému obsahu rušivých bílkovin a lipidů. S rozvojem vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie (GC-HRT) se výrazně rozšiřují možnosti detekce a identifikace širokého spektra sloučenin v moči, což umožňuje přesnější monitorování užívání látek i detailní molekulární profilování.

Cíle a přehled studie

Cílem předložené práce bylo demonstrovat výkonnost systému LECO Pegasus GC-HRT při analýze moči ve dvou režimech: sledování užívání látek (drug monitoring) a komplexní profilování metabolitů po derivatizaci. Studie ukazuje jak metodické postupy přípravy vzorku, tak parametry přístrojového nastavení a prezentuje výsledky získané z nativních i derivatizovaných vzorků.

Použitá metodika

V přípravě vzorků byly aplikovány dva přístupy:

• Metoda 1 (drug monitoring): inkubace 1,5 mL moče s β-glukuronidázou při 56 °C, extrakce na Verify-CX kartáčcích, eluace 3 % NH₃/MeOH a přímá injekce.
• Metoda 2 (komplexní profilování): ošetření močových vzorků ureázou, koncentrování, dvoustupňová derivatizace (MEOX a MSTFA) a GC-HRT analýza.

Použitá instrumentace

• Gas chromatograf Agilent 7890 s autosamplerem 7693
• Kolony: VF-DA 12 m×0,20 mm×0,33 µm (drug monitoring), Rxi-5Sil MS 30 m×0,25 mm×0,25 µm (profilování)
• MS systém LECO Pegasus GC-HRT s rozlišením až 25 000 FWHM
• EI a CI (5 % NH₃ v CH₄), rozsah m/z do 800 (monitoring) resp. 1000 (profilování), rychlost 10 spekter/s

Hlavní výsledky a diskuse

Drug monitoring: V nativních vzorcích bylo detekováno více než 30 sloučenin včetně nikotinu, jeho metabolitů, sterolů a farmak. Průměrná hmotnostní přesnost dosahovala 0,52 ppm a spektrální podobnost přes 800/1000. Dále byly identifikovány volně prodejné léky a psychofarmaka s průměrnou odchylkou 0,54 ppm.

Komplexní profilování: Po derivatizaci bylo zaznamenáno přes 1300 signálů zahrnujících organické a hydroxykyseliny, aminokyseliny, sacharidy a mastné kyseliny. Reprezentativní skupina metabolitů (40 sloučenin) vykazovala průměrnou spektrální podobnost 851/1000. Doplněná CI-HRT data potvrdila molekulární ionty a addukty s přesností pod 1 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoká rychlost akvizice, hmotařská přesnost a rozlišovací schopnost umožňují spolehlivou a rychlou identifikaci látek v toxikologii, metabolomice, farmaceutickém výzkumu i QA/QC. Metoda podporuje komplexní screening i cílenou analýzu farmak a endogenních metabolitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází spekter a automatizace dekonvoluce signálů
• Integrace s dalšími omickými technologiemi (LC-MS, NMR)
• Miniaturizace a automatizace přípravy vzorku pro klinickou praxi
• Využití AI pro pokročilou analýzu dat a predikci biomarkerů

Závěr

LECO Pegasus GC-HRT prokázal vysokou efektivitu při monitorování užívání látek i širokospektrální molekulární profilování moče. Kombinace EI a CI akvizice spolu s robustní přípravou vzorků umožňuje přesné identifikace a kvantifikace sloučenin s vysokou hmotnostní přesností a spolehlivostí.

Reference

1 Armstrong J.A. Kidney International 2007, 72, 384–397.
2 Schummer J., Spector T.I. HYLE 2007, 13, 3–41.
3 Wishart D.S. et al. PLOS ONE 2013, 8, e73076.