Trong mô hình nghiên cứu của hệ trao đổi chất truyền thống (bao gồm liposomics, sau đây), hệ trao đổi chất không nhắm mục tiêu nhằm mục đích sử dụng phổ khối lượng phân giải cao để có được hồ sơ trao đổi chất hoàn chỉnh của mẫu, cung cấp một cái nhìn rộng về các chất chuyển hóa phân tử nhỏ; Mục tiêu trao đổi chất học chủ yếu áp dụng khối phổ ba cực bốn cực, thực hiện định lượng chính xác quan tâm đến chất chuyển hóa. Khi nhu cầu phân tích mẫu quy mô lớn mở rộng, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm sự cân bằng giữa độ bao phủ cao của phân tích không nhắm mục tiêu và độ chính xác cao của phân tích nhắm mục tiêu trong nhóm chuyển hóa, đi tiên phong trong các kỹ thuật chuyển hóa quy mô lớn (bao gồm cả nhắm mục tiêu rộng rãi và nhắm mục tiêu metabolomics, không phân biệt trong bài viết này).

Mass Metabolism tập trung vào hơn một nghìn chất chuyển hóa cốt lõi của sinh vật, thu thập mẫu trực tiếp trên nền tảng khối phổ ba cực bốn cực bằng cách sử dụng mô hình Giám sát phản ứng chọn lọc (SRM) hoặc Giám sát đa phản ứng (MRM). Trong khi đảm bảo độ bao phủ của chất chuyển hóa, nó có thể cải thiện đáng kể độ nhạy phát hiện và tính đặc hiệu của các chất chuyển hóa có độ phong phú thấp, tạm biệt với việc xử lý thông tin khổng lồ trong phân tích không nhắm mục tiêu, cung cấp phạm vi động rộng hơn của phát hiện chất chuyển hóa, khả năng tái tạo dữ liệu mạnh mẽ hơn và độ chính xác định lượng tương đối, cung cấp cơ sở dữ liệu vững chắc và đáng tin cậy để phân tích mẫu quy mô lớn. Tuy nhiên, tùy thuộc vào giới hạn tốc độ quét phổ khối ba cực bốn cực, thông thường mỗi chất chuyển hóa chỉ có thể giữ lại 1~2 ion con để đảm bảo thông lượng phân tích chất chuyển hóa, do đó làm giảm độ tin cậy của việc xác định chất chuyển hóa.

Thermo Scientific ™ Stellar ™ Cấu hình Orbitrap Ascend ™ Cực tứ cực phân đoạn trên bề mặt cong kép, bẫy ion tuyến tính áp suất kép và Orbitrap Astral ™ Máy dò PMT phía trên, đạt được tốc độ quét chưa từng có của khối phổ bẫy ion tuyến tính. Nó mang tính đột phá trong việc áp dụng mô hình giám sát phản ứng song song (PRM) từ các thiết bị Orbitrap vào phổ khối bẫy ion, cho phép phân tích định lượng và đồng bộ hóa hệ trao đổi chất quy mô lớn, cho phép xác định chất chuyển hóa chính xác và độ tin cậy định lượng có thể được cả hai.

Thermo Scientific ™ Stellar ™ Khối phổ kế

01

Stellar MS hỗ trợ chuyển đổi dữ liệu độ phân giải cao không nhắm mục tiêu, mở vòng kín "Khám phá - Xác minh"

Một trong những chiến lược cổ điển của hệ thống trao đổi chất hàng loạt là chuyển đổi dữ liệu DDA thu thập được từ phổ khối có độ phân giải cao thành các cặp ion MRM có thể được xác minh theo mô hình SRM, cho phép vòng kín "khám phá-xác minh". Ngày nay, quy trình làm việc này có thể dễ dàng thực hiện trong quá trình chuyển đổi dữ liệu phổ khối có độ phân giải cao Orbitrap sang phương pháp Stellar PRM, như trong Hình 1. Compound Discoverer ™ Phần mềm và mzVault ™ Phần mềm có thể chuyển đổi các chất chuyển hóa được xác định bởi mô hình DDA có độ phân giải cao thành Stellar ™ Danh sách PRM tương thích khối phổ và thư viện khối phổ thứ cấp (.msp), do đó được TraceFinder ™ hoặc Skyline ™ Phần mềm được sử dụng cho công việc định lượng chất chuyển hóa. Skyline ™ Chức năng PRM Conductor phần mềm hỗ trợ tự động tối ưu hóa các kênh thu thập PRM được lập trình để giảm tác động của các chất chuyển hóa co-output đối với tốc độ quét. Chúng tôi phát hiện ra rằng cùng một mẫu huyết tương có khả năng tái tạo rất cao (sàng lọc mẫu CV lặp đi lặp lại ba chân<30% tính năng) trong kết quả quét toàn bộ phổ khối phân giải cao và phân tích PRM Stellar, cho thấy phổ khối Stellar có thể xác minh các dấu hiệu trao đổi chất được tìm thấy không phải mục tiêu ở mức mẫu quy mô lớn.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

02

Stellar MS hỗ trợ phương pháp Triple Quad Pole để chuyển giao nhanh chóng, cho phép định lượng định tính đồng bộ

Nếu người dùng trước đây đã phát triển các phương pháp phân tích nhóm trao đổi chất nhắm mục tiêu hoặc nhắm mục tiêu rộng rãi trên nền tảng phổ khối ba cực bốn cực, Stellar ™ Khối phổ cũng có thể thực hiện chuyển giao nhanh chóng các phương pháp ban đầu. Với tiền đề rằng thời gian lưu giữ có thể được tái tạo cao (cùng một hệ thống pha lỏng), Stellar ™ Khối phổ kế có thể trực tiếp chuyển đổi danh sách SRM/MRM thành phương pháp PRM; Ngay cả khi thời gian lưu giữ không thể tái tạo trên các hệ thống sắc ký khác nhau, người dùng có thể trực tiếp trên Stellar ™ Trên dụng cụ nhanh chóng xây dựng thư viện bằng cách thu thập hỗn hợp, cập nhật thời gian lưu giữ hợp chất và phổ bậc hai. Không giống như các phương pháp SRM/MRM truyền thống, mô hình PRM cung cấp một bản đồ phổ thứ cấp hoàn chỉnh của các vật thể cần đo, cho phép định lượng định tính đồng bộ hóa chất chuyển hóa và tăng cường hơn nữa sự tự tin trong việc xác định chất chuyển hóa mà không cần thêm các kênh thu thập bổ sung với chi phí phân tích thông lượng của các chất chuyển hóa. (Hình 2)

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Axit mật là sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất cholesterol, axit mật chính trong cơ thể con người có thể được chuyển đổi từ hệ thực vật đường ruột thành axit mật thứ cấp có hoạt tính sinh học cao hơn, trong cơ thể sống có vai trò quan trọng như duy trì cân bằng cholesterol, điều chỉnh chuyển hóa lipid đường và phản ứng viêm. Chúng tôi Sẽ Trước Thermo Scientific ™ TSQ Altis ™ Phương pháp định lượng axit mật được xây dựng trên khối phổ ba cực bốn cực, nhanh chóng chuyển sang Stellar thông qua một quá trình được hiển thị trong Hình 3 ™ Trên MS, 33 loại axit mật nội sinh đã được định lượng đồng bộ.

Hình 3. Danh sách axit mật SRM/MRM Phương pháp PRM Chuyển và đồng bộ Định lượng Định tính (Nhấp vào hình ảnh lớn hơn)

03

Stellar MS hỗ trợ phát triển liposomics nhắm mục tiêu từ đầu để định lượng chính xác triglyceride

Lipid là lý tưởng cho phân tích nhắm mục tiêu vì nó có thời gian dự đoán được và phổ khối thứ cấp. Skyline ™ Chức năng LipidCreator phần mềm có thể tạo ra phổ khối thứ cấp của các ion cộng hợp khác nhau của lipid, được sử dụng trực tiếp để phát triển từ đầu các phương pháp liposomics nhắm mục tiêu. Lipidylcarnitine (Acylcarnitine, AcCar), một trong những chất quan trọng trong cơ thể động vật cho con bú để điều chỉnh cân bằng trao đổi chất glycolipid, không chỉ giúp đưa axit béo vào ty thể để oxy hóa beta, mà còn điều chỉnh sản xuất ketone liên quan đến chuyển hóa đường. Các nghiên cứu đã xác nhận rằng lipid-carnitine có liên quan chặt chẽ đến một số bệnh chuyển hóa và hiện đã được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán lâm sàng các bệnh chuyển hóa di truyền ở trẻ sơ sinh. Lipidylcarnitine có các ion phân mảnh cụ thể (m/z 144, m/z 85, m/z 60 và mất trung tính chuỗi axit béo cụ thể) có thể được dự đoán trực tiếp bằng LipidCreator. Áp dụng mô hình Stellar PRM, chúng tôi đã xác định được 207 và 340 acyl carnitine trong huyết tương và nước tiểu, như trong Hình 4.

Hình 4. Xác định Acyl Carnitine theo phương pháp Stellar PRM

(Click để xem ảnh lớn)

04

Stellar MS hỗ trợ quét khối phổ đa cấp để đạt được độ phân giải chính xác đồng phân

Sự hiện diện của ba chuỗi chất béo trong định lượng triglyceride (TG) đặc biệt là một thách thức trong phân tích lipid. Ví dụ, khi sử dụng chế độ SRM/MRM để định lượng TG (50: 4), bất kể mất trung tính của chuỗi mỡ nào được sử dụng, chỉ có thể xác định được thành phần của một trong số chúng, chẳng hạn như sử dụng FA16: 0 Neutral Lost Shards (m/z 573.7) định lượng chỉ có thể chứng minh sự hiện diện của FA16: 0 đối với TG này (50: 4), nhưng không có thông tin về thành phần của hai chuỗi axit béo còn lại. bởi stellar ms3Thành phần ba chuỗi mỡ của TG có thể được xác định chính xác để đạt được định lượng chính xác triglyceride (Hình 5).

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

(Click để xem ảnh lớn)

Khối phổ Stellar không cần thiết lập MS riêng biệt3Phương pháp, có thể trực tiếp sử dụng song song với chế độ PRM để định lượng chất chuyển hóa, nâng cao tính linh hoạt của phương pháp. Ngoài việc định lượng triglyceride, MS3Nó cũng có thể được sử dụng để định lượng chính xác các đồng phân, chẳng hạn như axit glycine Gooseroxycholic (GCDCA) và axit glycine deoxycholic (GDCA) trong họ axit mật, có thể được định lượng PRM đồng thời, tăng MS3Kênh nâng cao độ nhạy định lượng và độ chính xác nhận dạng của nó (Hình 6).

Hình 6. Stellar tMS3 Đồng phân định lượng chính xác axit mật

(Click để xem ảnh lớn)

Kỹ thuật hệ trao đổi chất hàng loạt đã phá vỡ giới hạn của dữ liệu hệ trao đổi chất không nhắm mục tiêu truyền thống phức tạp và phạm vi phân tích mục tiêu thấp. Một thí nghiệm có thể thu được sàng lọc toàn diện hàng ngàn chất chuyển hóa trong khi đạt được độ nhạy cao và khả năng tái tạo cao của phân tích nhắm mục tiêu ngang vai. Thermo Scientific ™ Stellar ™ Sự ra đời của phổ khối, đánh dấu một bước nhảy vọt mang tính cách mạng trong công nghệ phân tích nhóm trao đổi chất quy mô lớn, nó kết hợp với định lượng xuất sắc của phổ khối tứ cực và khả năng định tính mạnh mẽ của bẫy ion tuyến tính áp suất kép, đẩy nhanh tốc độ chuyển đổi nghiên cứu khoa học sang lâm sàng, thúc đẩy mạnh mẽ việc áp dụng phân tích mẫu quy mô lớn như nghiên cứu nhóm lâm sàng, vẽ bản đồ trao đổi chất dinh dưỡng cá nhân v. v., tiết lộ bí ẩn sâu sắc của sự trao đổi chất cuộc sống với dữ liệu chính xác hơn.

Tài liệu tham khảo:

1. Zhou J, Yin Y. Chiến lược cho định lượng chuyển hóa nhắm mục tiêu quy mô lớn bằng quang phổ khối lượng nhiễm sắc học lỏng. [J] Nhà phân tích. 2016; 141(23):6362-6373.

2. Zheng F, Zhao X, Zeng Z, et al. Phát triển một phương pháp chuyển hóa giả nhắm mục tiêu huyết tương dựa trên quang phổ khối lượng nhiễm sắc học lỏng hiệu suất siêu cao. Nat Protoc. 2020; 15(8):2519-2537.

3. Chiang JY. Axit mật: điều chỉnh tổng hợp. [J] J Lipid Res. năm 2009; 50(10): 1955-1966.

4. Di Yu, Lina Zhou, Qiuhui Xuan, et al. Chiến lược xác định toàn diện của Acylcarnitines dựa trên nhiễm sắc học chất lỏng - quang phổ khối lượng độ phân giải cao. [J] Hậu môn. Hóa học. 2018, 90(9), 5712–5718.

5. Lauren Bishop, Brittany Lee, Charles Maxey, et al. Kết hợp các phương pháp tiếp cận MS2 và MS3 nhắm mục tiêu để định lượng axit mật trong các mẫu sinh học sử dụng quang phổ khối lượng sao. Công ty Thermo Fisher Scientific, Inc.

Nếu cần hợp tác tải lại bài viết này, xin vui lòng để lại lời nhắn cuối bài viết.