Fast and accurate absolute-quantification of proteins and antibodies using Isotope Dilution-Triple Quadrupole ICP-MS

Význam tématu

Induktivně vázaná plazma hmotnostní spektrometrie s triple kvadrupólem (ICP-QQQ) nabízí průlomový přístup pro absolutní kvantifikaci bílkovin a protilátek bez nutnosti specifických referenčních standardů. Výpočetní metoda založená na izotopové ředicí hmotové spektrometrii (IDMS) využívající síru jako prvku sledování umožňuje přesná a reprodukovatelná měření v biologických i biotechnologických aplikacích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit rychlou, generickou a vysoce přesnou metodu pro stanovení celkové síry v proteinech a protilátkách. Studie demonstrovala dvojí IDMS s 34S/32S na přístroji Agilent 8800 ICP-QQQ v MS/MS režimu.

Použitá instrumentace

• Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS
• Standardní skleněný koncentriční nebulizér MicroMist s Peltier chlazenou dvouprůchodovou komorou
• Quartzová hořáková tryska (2,5 mm ID), niklové membrány
• Reakční plyn: O₂ pro MS/MS režim s posunem hmotnosti o +16 amu

Hlavní výsledky a diskuse

• Stabilní měření 34S/32S poměrů pro prostorové i časové korekce (stabilita do 7 dnů, změna <1 %).
• Vynikající přesnost a opakovatelnost na standardu NIST BSA 927e: průměrné zotavení ~101 %, RSD <0,4 %.
• Ruggední výkon mezi uživateli (analytiky) a dny: vnější přesnost RSD 0,6 % pro BSA a 0,7 % pro lidské IgG.
• Metoda odolná vůči ředění vzorku i typickým formulacím (NaCl, PBS, sacharóza, polysorbát 80, aminokyseliny): zotavení kolem 100 %, RSD <0,7 %.
• Určení neproteinové síry (sulfát, methionin) filtrací pod 3 kDa, zotavení >99 %.
• Úspěšná aplikace na monoklonální protilátku trastuzumab: naměřené koncentrace síry odpovídají očekávané hodnotě (97,8 % zotavení, RSD 0,02 %).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda ID-ICP-QQQ:

• Odstraňuje potřebu proteinových standardů díky absolutní kvantifikaci izotopovou ředicí metodou.
• Vysoká citlivost a nízké limity detekce pro síru (během pulzního režimu).
• Jednoduchá příprava vzorku: mikrovlnná mineralizace v HNO₃ / HCl / H₂O₂.
• Vhodné pro výzkum proteomiky, biotechnologie, QA/QC laboratoře a vývoj léčiv.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další biogenní prvky (např. Fe, Se, Zn) s využitím MS/MS režimu.
• Automatizace přípravy pokročilými digesčními systémy pro vysokou propustnost.
• Integrace s chromatografií pro separaci peptidů a metalo-proteinů.
• Využití v klinické diagnostice a bioprocesním inženýrství pro online monitoring.

Závěr

Agilent 8800 ICP-QQQ v kombinaci s dvojí izotopovou ředicí technikou pro síru poskytuje univerzální, přesnou a odolnou metodu pro absolutní kvantifikaci bílkovin a protilátek. Vysoká reprodukovatelnost, vynikající tolerance na matici a absence nutnosti specifických standardů otevírají nové možnosti v analytické chemii biologického materiálu.

Reference

1. Anan Y. et al. Analysis of selenoproteins in rat serum by Triple Quadrupole ICP-MS. Agilent 5991-2750EN (2013).
2. Wind M. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 42:3425–3427 (2003).
3. Zhang H. et al. Curr. Opin. Chem. Biol. 8(1):66–75 (2004).
4. Sugiyama N. Accurate measurement of selenium in reference materials by 8800 ICP-QQQ. Agilent 5991-0259EN (2012).
5. Balcaen L. et al. Accurate determination of sulfur in biodiesel using ID-ICP-QQQ. Agilent 5991-2337EN (2013).