Abstrakty přednášek v sekci Mládí vpřed a plakátových sdělení (23. ročník Školy MS)

Význam tématu

Současný rozvoj hmotnostní spektrometrie (MS) umožňuje komplexní analýzu biologických vzorků napříč obory – od sledování metabolických změn v rostlinách a klinických vzorcích až po proteomiku a lipidomiku. Multimodální přístupy skloubují zobrazovací metody (MALDI-MSI, DESI-MSI) se separačními technikami (HPLC/MS, GC/MS, PyGC/MS, SFC-MS) a s moderními ionizačními postupy (LDI, ASAP, ESI, APCI, APPI, UniSpray), čímž se zlepšuje citlivost, selektivita a schopnost identifikovat izomery či vzácné analyty přímo ve tkáňových řezech nebo mikroextraktech. Výzkum v oblasti MS přináší naději na rychlejší diagnostiku nemocí, přesné monitorování léčby i identifikaci nových biomarkerů pro onemocnění jako Alzheimerova choroba, revmatická artritida či rakovina pankreatu.

Cíle a přehled studie / článku

Program 23. Školy hmotnostní spektrometrie se zaměřil na prezentaci výsledků mladých výzkumníků v sekci "Mládí vpřed" a širokou paletu posterů. Cílem bylo ukázat nové metodiky a aplikace MS v oblasti:

• Multimodální metabolomiky rostlinných mikrovzorků
• Lipidomiky infekčního zánětu synoviální tekutiny
• Chemické derivatizace lipidů pro kvantitativní analýzu
• Analýzy změn struktury fúzních proteinů pomocí HDX-MS
• Stanovení steroidních hormonů v krvi a tkáních
• Profilování lipidů v séru pacientů s pankreatickou karcinomem
• Vývoj zobrazovacích MS technik pro lokalizaci mastných kyselin
• Stanovení pesticidu captanu v ovoci metodou LC-MS/MS
• Detekce sacharidů, SCFA, proteomických markerů a nanočástic v komplexních vzorcích

Použitá metodika a instrumentace

Metody byly založeny na kombinaci zobrazovacích a separačních technik s různými zdroji ionizace:

• Laserová desorpce/ionizace s kovovým oxidem (MOLI) pro mapování mastných kyselin
• LDI-MSI, DESI-MSI a MALDI-MSI pro prostorovou distribuci metabolitů
• Atmospheric Solids Analysis Probe (ASAP) pro rychlou analýzu pevných vzorků
• UHPLC/MS a GC/MS včetně QTRAP a QTOF pro semikvantitativní a kvantitativní lipidomiku
• HILIC-ELSD-MS pro monitorování sacharidů
• SFC-MS (ESI a UniSpray) pro separaci a detekci široké škály malých molekul
• HDX-MS pro studium dynamiky a stability proteinů
• LC-MS/MS s izobarickým značením peptidů a derivatizací DEEMM pro hlubokou proteomiku
• Laserová ablativní ICP-MS pro detekci jednotlivých nanočástic v imunologických stanoveních
• Cyklická iontová mobilita (Cyclic IMS) pro rozlišení izomerů fenolických a steroidních látek

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky ukazují, že:

• Multimodální MS metody umožňují odlišit metabolické profily rostlinných mikrovzorků vystavených stresu a lokalizovat specifické estery fenolových kyselin a steroidních látek.
• Pseudocílená lipidomika synoviální tekutiny dosáhla 100% přesnosti v rozlišení infekčního a aseptického zánětu.
• Chemická benzoylace lipidů zvyšuje citlivost až 100× a vytváří internal standard pro každý analyzovaný lipid.
• HDX-MS odhalila, jak pořadí domén ovlivňuje strukturu a vazbu peptidu u fúzních proteinů.
• Nově validovaná LC-MS/MS metoda stanoví 32 steroidů v plazmě bez derivatizace i s ní ve shodě s FDA.
• RP-UHPLC/HRMS umožňuje rozlišení izobarických lipidů a kvantifikaci pankreatického karcinomu s pomocí 29 standardů.
• MOLI MSI s CeO2 a off-line ozonizací identifikuje polohu dvojné vazby v mastných kyselinách přímo ve tkáni.
• LC-MS/MS platformy odhalily rezidua fungicidu captanu v jablkách s LOQ hluboko pod MRL.
• HILIC-ELSD a MALDI-TOF metody charakterizují sacharidové profily mlék i pediatrických diet.
• Složité nečistoty a degradační produkty levothyroxinu odhalila UHPLC-DIA-HRMS s multivariační analýzou.
• Pilotní studie SCFA u gestačního diabetu navrhla nové biomarkery 4-MVA a IVA.
• Panel 17 nástrojo-vých neuroaktivních steroidů v krvi detekuje změny při neurologických onemocněních.
• On-tissue derivatizace GirT, CA a FMP-TS v MALDI-MSI zlepšuje citlivé zobrazení metabolitů ve tkáních.
• Analýza proteomu kostních vzorků pomocí MALDI-TOF a LC-ESI-Q-TOF umožnila rozlišit živočišný původ recentních i archeologických kostí.
• Proteiny vázající aniontové fosfolipidy určují cílení signálních molekul v endo- a exocytóze rostlinných buněk.
• Složité směsi endogenních cryoprotektantů (prolin, trehalóza, aminokyseliny) vysvětlují nezamrznutelnost larv hmyzu.

Přínosy a praktické využití metody

Nové protokoly a multimodální MS přístupy:

• Umožňují detailní biomarkerové studie klinických onemocnění a hodnocení léčby
• Zkracují čas přípravy i měření v laboratorních i nemocničních podmínkách
• Zvyšují spolehlivost analýz od povrchových map až po hlubokou proteomiku
• Podporují vývoj neočekávaných detekčních technik (gas-phase ion chemistry, IMS, APPI, APCI)
• Nacházejí uplatnění v potravinářství, forenzní analýze, environmentální chemii i zemědělství

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se další integrace multidimenzionálních dat (MSI, IMS, HDX, derivatizace) se strojovým učením pro:

• Rychlou identifikaci procesních změn v klinických vzorcích i rostlinách
• Vývoj inteligentních diagnostických „elektronických nosů“ založených na VOC profilech
• Optimalizaci cryoprezervace biologických materiálů
• Standardizaci robustních protokolů pro rutinní použití v QA/QC a klinické praxi

Závěr

Prezentované práce z 23. Školy hmotnostní spektrometrie demonstrují široké spektrum nových postupů a aplikací MS. Od multimodální analýzy metabolomů rostlin a lipidomiky klinických tekutin přes proteomiku a zobrazovací techniky až po vývoj derivatizačních a ionizačních postupů – tyto metody významně rozšiřují možnosti rychlé, citlivé a selektivní analýzy biologických vzorků. Předpokládá se rychlý přenos těchto inovací do diagnostiky, výzkumu i průmyslové kontroly kvality.

Reference

Seznam literatury je uveden v původních abstraktech jednotlivých studií a obsahuje citace klíčových metodických a aplikačních prací.