Dans le paradigme de recherche de la Métabolomique traditionnelle (y compris la lipidomique, la même chose), la Métabolomique non ciblée vise à obtenir un profil métabolique complet de l'échantillon en utilisant la spectrométrie de masse à haute résolution, offrant un large champ de vision des métabolites de petites molécules; La Métabolomique ciblée utilise principalement la spectrométrie de masse triple quadripôle pour obtenir une quantification précise des métabolites concernés. Alors que le besoin d'analyse d'échantillons à grande échelle augmentait, les chercheurs ont commencé à chercher un équilibre entre une couverture élevée pour l'analyse non ciblée du Métabolome et une précision élevée pour l'analyse ciblée, pionnier des techniques de Métabolomique à grande échelle (y compris la Métabolomique largement ciblée et ciblée, sans distinction faite dans cet Article).

La Métabolomique à grande échelle se concentre sur plus d'un millier de métabolites de base de l'organisme, la collecte d'échantillons directement sur la plate - forme de spectrométrie de masse triple quadrupôle en utilisant le mode de surveillance de la réponse sélective (SRM) ou de surveillance Multi - réactive (mrm), tout en assurant la couverture métabolique, peut considérablement améliorer la sensibilité et la spécificité de détection des métabolites de faible abondance, dire adieu à la détresse du traitement de l'information massive dans l'analyse non ciblée, fournir une gamme dynamique plus large de détection des métabolites, une reproductibilité des données plus robuste et une précision quantitative relative, fournissant une base de données solide et fiable pour l'analyse d'échantillons à grande échelle. Cependant, soumis à la limitation de la vitesse de balayage de spectrométrie de masse de triple quadrupôle, habituellement seulement 1 ~ 2 sous - ions par métabolite peuvent être retenus pour assurer le flux d'analyse de métabolite, réduisant ainsi la fiabilité de l'identification de métabolite.

Thermo Scientific ™ Stellar ™ Spectrométrie de masse fusionnée avec orbitrap Ascend ™ Quadrupôle segmenté hyperbolique supérieur, piège à ions linéaire bipressif, et orbitrap astral ™ Le détecteur PMT supérieur permet une vitesse de balayage sans précédent pour la spectrométrie de masse à puits d'ions linéaires. Il utilise de manière révolutionnaire le mode de surveillance de la réaction parallèle (PRM) de l'instrument orbitrap à la spectrométrie de masse à puits d'ions, permettant une analyse quantitative qualitative synchronisée par Métabolomique à grande échelle, permettant à la fois la précision et la fiabilité quantitative de l'identification des métabolites.

Thermo Scientific ™ Stellar ™ Spectromètre de masse

01

Stellar MS prend en charge la transformation de données à haute résolution non ciblée, en boucle fermée « découverte - vérification »

L'une des stratégies classiques de la Métabolomique à grande échelle est de transformer les données DDA acquises par spectrométrie de masse à haute résolution en paires d'ions mrm Scheduled disponibles pour la validation du schéma SRM, permettant une boucle fermée "découverte - vérification". Aujourd'hui, ce flux de travail peut être facilement mis en œuvre dans la transformation des données de spectrométrie de masse à haute résolution orbitrap vers la méthode Stellar PRM, comme le montre la figure 1. Compound Discoverer ™ Logiciels et mzvault ™ Le logiciel peut convertir les métabolites identifiés par le modèle DDA de spectrométrie de masse à haute résolution en Stellar ™ Liste des PRM compatibles avec la spectrométrie de masse et bibliothèque de spectrométrie de masse secondaire (.Msp) qui sont donc utilisés par tracefinder ™ Ou skyline ™ Logiciel pour le travail quantitatif qualitatif des métabolites. Skyline ™ La fonction PRM Conductor du logiciel prend en charge l'optimisation automatique des canaux d'acquisition PRM programmés, réduisant ainsi l'effet des métabolites co - Efflux sur la vitesse de balayage. Nous avons constaté que les mêmes échantillons de plasma présentaient une reproductibilité extrêmement élevée dans les résultats de balayage complet par spectrométrie de masse à haute résolution et les résultats de l'analyse Stellar PRM (criblage des échantillons répétés à trois aiguilles avec CV < 30% Feature), ce qui indique que la spectrométrie de masse Stellar peut vérifier les marqueurs métaboliques trouvés hors cible au niveau des échantillons à grande échelle.

Figure 1 processus de développement et présentation des résultats de la méthode de Métabolomique à grande échelle Stellar PRM basée sur la spectrométrie de masse à haute résolution (cliquez pour l'agrandir)

02

Stellar MS prend en charge la méthode triple quadrupôle de transfert rapide pour une quantification qualitative synchronisée

Si l'utilisateur a déjà développé une méthode d'analyse Métabolomique ciblée ou largement ciblée sur une plateforme de spectrométrie de masse triple quadripôle, Stellar ™ La spectrométrie de masse permet également un transfert rapide de la méthode originale. Sous réserve que le temps de rétention soit hautement reproductible (même système en phase liquide), Stellar ™ Le spectromètre de masse peut convertir directement la liste SRM / mrm en méthode PRM; Même si le temps de rétention ne peut pas être reproduit sur différents systèmes de chromatographie, les utilisateurs peuvent le faire directement sur Stellar ™ La bibliothèque est construite rapidement sur l'instrument par l'acquisition d'étalons de mélange, mettant à jour le temps de rétention des composés et les spectres secondaires. Contrairement aux méthodes SRM / mrm traditionnelles, le mode PRM fournit un profil secondaire complet du métabolite à mesurer, ce qui permet une quantification qualitative synchrone du métabolite sans ajout de canaux d'acquisition supplémentaires au détriment du flux d'analyse du métabolite, améliorant encore la confiance dans l'identification du métabolite. (Figure 2)

Figure 2. Analyse ciblée des signatures métaboliques acquises par spectrométrie de masse à haute résolution par Stellar PRM (cliquez pour agrandir l'image)

Les acides biliaires sont les produits finaux du métabolisme du cholestérol, les acides biliaires primaires dans le corps humain peuvent être convertis par la flore intestinale en acides biliaires secondaires biologiquement plus actifs, qui ont des rôles importants dans l'organisme comme le maintien de l'équilibre du cholestérol, la régulation du métabolisme des glycolipides et la réponse inflammatoire. Avant thermo Scientific ™ TSQ Altis ™ Méthode de quantification des acides biliaires construite sur un spectromètre de masse triple quadripôle, transférée rapidement à Stellar par un procédé tel que représenté sur la figure 3 ™ Sur MS, 33 acides biliaires endogènes ont été obtenus pour une quantification qualitative synchrone.

Figure 3 Liste des acides biliaires SRM / mrm méthode PRM transfert et synchronisation quantification qualitative (cliquez pour agrandir l'image)

03

Stellar MS soutient le développement de novo de la lipidomique ciblée pour une quantification précise des triglycérides

Les lipides ont un temps de rétention prévisible et une spectrométrie de masse secondaire, ce qui les rend idéaux pour effectuer des analyses ciblées. Skyline ™ La fonction logicielle lipidcreator permet de générer des spectres de masse secondaires des différents ions d'addition des lipides, directement pour le développement de novo de méthodes de lipidomique ciblées. L'acylcarnitine (acylcarnitine, accar) est l'une des substances clés dans le corps des mammifères pour réguler l'équilibre métabolique des glycolipides et peut non seulement aider à faire la navette des acides gras dans les mitochondries pour l'oxydation bêta, mais aussi avec la production de cétones impliquées dans la régulation du métabolisme du sucre. Des études ont confirmé que la lipoyl Carnitine est étroitement liée à de nombreuses maladies métaboliques et qu'elle est maintenant largement utilisée dans le diagnostic clinique des maladies métaboliques génétiques chez les nouveau - nés. La lipoyl carnitine a des ions fragments spécifiques (M / z 144, m / z 85, m / z 60, et une perte neutre de chaînes d'acides gras spécifiques) qui peuvent être prédits directement avec lipidcreator. En appliquant le schéma PRM Stellar, nous avons identifié 207 et 340 acylcarnitines dans le plasma et l'urine, respectivement, comme le montre la figure 4.

Figure 4. Identification de l'acylcarnitine par la méthode Stellar PRM

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04

Stellar MS prend en charge le balayage combiné par spectrométrie de masse Multi - niveaux pour une analyse précise des isomères

La quantification des triglycérides (Tg) avec la présence de trois chaînes grasses est particulièrement difficile dans l'analyse des lipides. Par exemple, lors de la quantification de la Tg (50: 4) en utilisant le mode SRM / mrm, seule la composition de l'une des chaînes grasses peut être déterminée, quelle que soit la perte neutre de la chaîne grasse utilisée, comme la quantification à l'aide de fragments de perte neutre fa16: 0 (M / z 573,7) ne peut que démontrer la présence de fa16: 0 pour cette Tg (50: 4), mais aucune information sur la composition des deux chaînes d'acides gras restantes ne peut être obtenue. Le Stellar MS3La composition des trois chaînes grasses de la TG peut être localisée avec précision, permettant une quantification précise des triglycérides (Figure 5).

Figure 5. Quantification précise des triglycérides par la méthode Stellar tms3

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Stellar spectrométrie de masse sans réglage séparé MS3La méthode, c'est - à - dire directement en parallèle avec le mode PRM pour la quantification qualitative des métabolites, améliore considérablement la flexibilité de la méthode. Outre la quantification des triglycérides, MS3Également disponible pour la quantification précise des isoisomères, tels que l'acide glycomique désoxycholique d'oie (gcdca) et l'acide glycomique désoxycholique (gdca) dans la famille des acides biliaires, peut être utilisé en même temps que la quantification PRM, augmentant la MS3Les canaux améliorent leur sensibilité quantitative et leur précision de qualification (Figure 6).

Figure 6. Dosage précis des isoisomères d'acides biliaires par Stellar tms3

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Les techniques de Métabolomique à grande échelle repoussent les limites de la redondance des données de Métabolomique non ciblées traditionnelles et de la faible couverture des analyses ciblées, permettant d'obtenir un dépistage complet de plus de mille métabolites en une seule expérience, tout en obtenant une sensibilité élevée et une reproductibilité élevée des analyses ciblées par rapport à l'épaule. Thermo Scientific ™ Stellar ™ L'avènement de la spectrométrie de masse marque un saut révolutionnaire dans la technologie d'analyse Métabolomique à grande échelle, qui combine l'excellente quantification de la spectrométrie de masse quadrupolaire avec la capacité qualitative puissante du piège à ions linéaire à double pression, accélère la vitesse de la recherche scientifique à la conversion clinique, stimule grandement le scénario d'application de la Métabolomique dans la recherche clinique en cohorte, la cartographie personnalisée du métabolisme nutritionnel et d'autres analyses d'échantillons à grande échelle, révélant les mystères profonds du métabolisme de la vie avec des données plus précises.

Références:

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2. Zheng F, Zhao X, Zeng Z et al. Développement d &apos; une méthode de métabolomique pseudociblée en plasma basée sur la chromatographie liquide ultra-haute performance et la spectrométrie de masse. Nat Protoc. 2020; 15(8):2519-2537.

3. Chiang JY. Acides biliaires: régulation de la synthèse. [J] J Lipid Res. 2009; 50(10): 1955-1966.

4. Di Yu, Lina Zhou, Qiuhui Xuan, et al. Stratégie pour l'identification complète des acylcarnitines basée sur la chromatographie liquide-spectrométrie de masse à haute résolution. [J] Anal. La chimie. 2018, 90(9), 5712–5718.

5. Lauren Bishop, Brittany Lee, Charles Maxey et al. Combination d &apos; approches ciblées MS2 et MS3 pour la quantification des acides biliaires dans des spécimens biologiques à l &apos; aide du spectromètre de masse Stellar. [PO]Thermo Fisher Scientific, Inc.

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