Медиатека

Решения для Метаболомического анализа


Признанный лидер в области ГХ-МС метаболомики

Метаболомика ставит перед учеными трудные задачи, поскольку требует разработки неординарных аналитических методик. Сложность также вызывают большие массивы данных, которые для удобной обработки нужно представить в простой и наглядной форме. Ни один из существующих аналитических методов не дает полной характеристики метаболома, и ни один метаболом еще не был полностью охарактеризован. Тем не менее, ГХ-МС представляет собой хорошо зарекомендовавший себя метод анализа первичного метаболома, тогда как ЖХ исследует вторичные и третичные метаболиты.

Являясь признанным лидером в области ГХ-МС метаболомики 1-4, компания LECO обеспечивает точность, мощное разрешение, деконволюцию и быструю характеризацию сложнейших биологических систем. Эти возможности воплощены в линейке ГХ-МС LECO, а оборудование одобрено самыми требовательными исследователями отрасли.


PEGASUS BT® GC-TOFMS
Отличительные черты бренда Pegasus – надежность и долговечность – нашли воплощение в удобном настольном приборе. Высокая чувствительность, позволяет обнаруживать и количественно определять неограниченное число аналитов.

PEGASUS BT 4D GCxGC-TOFMS
Обеспечивает повышенную чувствительность благодаря совмещению настольного Pegasus BT с высокопроизводительной системой термомодуляции GCxGC. Эта комбинация позволяет исследовать сложные метаболомические образцы там, где требуется максимальная чувствительность.

PEGASUS GC-HRT+ PEGASUS GC-HRT + 4D
ГХ-МС с лучшими в отрасли показателями чувствительности, точности массы и хроматографическим разрешением, что позволяет идентифицировать больше метаболитов, чем прежде.

Преимущества ГХ-МC LECO

Ключевое преимущество – способность идентифицировать и обнаруживать больше метаболитов по сравнению с другими подобными технологиями. Высочайшая скорость полного сканирования в сочетании с мощным алгоритмом деконволюции, заложенном в программное обеспечение ChromaTOF® от LECO, позволяют максимально полно охарактеризовать исследуемые биологические системы.

Что еще есть в ваших образцах?

Возможно ли извлечь информацию, недоступную ранее? Что скрывается под тем или иным хроматографическим пиком? Чего вы не можете наблюдать в своих образцах сегодня? Одним из основных недостатков метаболомики является невозможность обнаружения и идентификации неизвестных соединений. Продукты LECO для ГХ-МС дают вам явное преимущество при исследовании образцов и идентификации компонентов.


Крупные метаболомические центры используют ГХ-МС для количественного и качественного анализа первичных метаболитов, а также ключевых предшественников вторичного метаболизма. Благодаря превосходным хроматографическим характеристикам ГХ позволяет разделять даже структурно схожие аналиты и изомерные метаболиты, такие как жирные кислоты, разделение которых с помощью ВЭЖХ может занять длительное время.

ГХ-МС и ЖХ-МС дополняют друг друга при работе с метаболомом. Поэтому если вы не используете ГХ-МС, то упускаете большие возможности и тратите слишком много времени и усилий, используя неподходящее оборудование. 

Pegasus BT GC-TOFMS

Pegasus BT GC-TOFMS – рабочая лошадка, предназначенная для выполнения количественных и качественных анализов. Этот прибор служит основным инструментом для исследований во многих ведущих лабораториях метаболомики. Высокие показатели чувствительности, пиковой мощности и воспроизводимости ГХ в сочетании с времяпролетной масс-спектрометрией (TOFMS) обеспечивают такие преимущества, как сокращение времени анализа, лучшую в отрасли деконволюцию пиков и возможность многократной повторной обработки массивов данных, что позволяет сделать выводы о биологии образца.

Инновационная конструкция источника ионов StayClean®, разработанная LECO, практически исключает необходимость очистки источника. Это сокращает время простоя и повышает производительность.

Кроме того, сообщество метаболомистов создало протоколы для Pegasus, которые прошли экспертную оценку, широко признаны, проверены временем и имеют доказанные результаты. 1-4

Победа в борьбе с коэлюированием

Пара высоко коэлюирующих аналитов со значительно различающейся относительной интенсивностью легко разделяется на спектры их компонентов с помощью True Signal Deconvolution® (TSD®). В качестве примера представлен очень сложный образец – экстракт печени мыши, дериватизированный TMS (триметилсиланом). Надежный алгоритм TSD от компании LECO устранил проблемы, связанные с низким совпадением со спектральными библиотеками.
ChromaTOF смог провести деконволюцию двух соединений и обеспечить индекс совпадения с библиотечными спектрами более 830 (вероятность совпадения 83%). Пролин доминирует в необработанных данных. Тем не менее, метионин полностью отделен и идентифицирован. Эти различные биохимически важные компоненты присутствуют в совершенно разных концентрациях, которые обычно теряются в большинстве конкурирующих технологий.

В сочетании со специфическими для метаболитов библиотеками, такими как метаболомная библиотека LECO/Fiehn, алгоритм TSD дает ученым гораздо более полное представление о биологических компонентах, что ведет к глубокому пониманию множества экспериментальных данных.

Pegasus BT 4D GCxGC-TOFMS: Посмотрите, что еще есть в вашем образце

Сложность биологических образцов часто становится препятствием для их углубленного изучения. Расширяя область разделения с помощью второй ортогональной колонки, ученые получают больше информации об образце без лишних усилий и временных затрат на дополнительную пробоподготовку. Будучи пионером в области комплексной двумерной газовой хроматографии, LECO помогает исследователям в области метаболомики во всем мире понять: «Что еще содержится в моем образце?»

В приведенном ниже примере показано, как выполнение второго хроматографического разделения позволяет очень четко отделить аналиты после одномерного совместного элюирования 1D. GCxGC дает возможность увидеть, что еще есть в вашем образце.

GCxGC позволяет пользователю правильно идентифицировать аналиты, а не искать один несоответствующий аналит.

Расширенные возможности обнаружения и идентификации метаболитов

GCxGC-TOFMS обычно обеспечивает обнаружение более чем в 2 раза большего количества аналитов по сравнению с одномерным анализом. В приведенном ниже эксперименте было обнаружено достоверное удвоение характеристик с помощью системы 4D по сравнению с HT на экстракте плазмы.

Преимущество высокой чувствительности GCxGC-TOFMS

В дополнение к расширенным возможностям идентификации и пиковой емкости в модуляторе происходит криогенная фокусировка, необходимая для повышения четкости пиков перед масс-спектрометрическим обнаружением. Эта дополнительная возможность обнаружения пиков продемонстрирована на примере триметилсилилового эфира арахидоновой кислоты. Ниже показано наложение данных одномерных и двумерных исследований. Сигналы аналитов, содержащиеся в незначительных количествах, усиливаются еще больше, – это, как правило, аналиты, которые находятся ниже предела обнаружения при одномерной хроматографии. Сочетание этих преимуществ позволяет получить более полное представление о пробе по сравнению с ГХ.

Параметр ГХ GCxGC Net
Схожесть 836 842 Подтвержденная деконволюция
Ширина пика 2.57 с 45 мс x 50
Соотношение сигнал/шум 823 5133 x 6

Надежный дифференциальный анализ

В академической литературе неоднократно доказано, что и деконволюция, и GCxGC являются надежными количественными методами. 9
Так, на примере обработанной этанолом мышиной печени (экстракт) можно видеть двукратное относительное отличие от нормального контрольного октадеканового пика.

Возможности использования двумерного разделения

№ введения Область пика
1 2590427
2 2435960
3 2590312
Среднее 2538899.7
ОСО 89148.4
% ОСО 3.5

Сравнение площади пиков силилированного глутамина при трехкратном введении одного и того же образца показало % ОСО менее 3,5% 9. Метод GCxGC- TOFMS продемонстрировал воспроизводимость и, таким образом, возможность количественного определения.

ГХ-МС высокого разрешения: Pegasus GC-HRT+

Поскольку неизвестные метаболиты представляют собой одну из самых серьезных проблем для метаболомики, наличие инструментов, облегчающих идентификацию неизвестных соединений, имеет решающее значение для развития биологических исследований. GC-TOFMS с высоким разрешением позволяет с большей уверенностью идентифицировать метаболиты и является инструментом для выявления самых сложных неизвестных компонентов.

МС высокого разрешения от LECO, деконволюция и новая система сбора данных предлагают революционные возможности на рынке метаболомики. Эти возможности обеспечивают высокую точность определения массы, которая сводит к минимуму неопределенность идентификации. Результаты точно измеренных масс сокращают количество возможных молекулярных формул для ионов и обеспечивают более эффективную интерпретацию масс-спектров. Кроме того, комбинация химической ионизации (HR-CI) с ионизацией электронным ударом (HR-EI), обе из которых создают фрагменты с точно измеренными массами, обеспечивает проверенный механизм идентификации молекулярных ионов. Это гарантирует более надежную интерпретацию биохимических вариаций. Особенно, когда аналиты экспрессируются дифференциально.

Подтвержденная деконволюция с использованием времяпролетной МС высокого разрешения

Деконволюция также является важным компонентом точного анализа сложных матриц. 7 Выше приведен пример анализа аналитов в экстракте листьев табака. Здесь показаны два близко элюирующих аналита в стериновой области хроматограммы. Спектры холестерина показаны вместе со спектрами токоферола. Точная спектральная деконволюция очень сложного спектра стеринов в присутствии токоферола достигается с помощью двух пиков, которые перекрываются более чем на 70%.

Интерпретация данных

Точная интерпретация измеренной массы – холестерин-TMS (в матрице плазмы крысы)
ACD/MS Workbook Suite, version 2012, Advanced Chemistry Development, Inc., Toronto, ON, Canada, www.acdlabs.com, 2014.

HR-EI — это универсальный тип ионизации, который эффективно используется на протяжении десятилетий и позволяет получить богатую структурную информацию, используемую для деконвуляции. Его можно интерпретировать как показатель сходства с базой данных, при условии, что спектры достаточно чистые или получены с помощью деконволюции. А определенная с высокой точностью масса может подсказать, какие фрагменты может содержать ваша структура, если нет достаточного количества библиотечных совпадений. Здесь, на примере определения холестерина-TMS, дополнительное исследование спектров быстро выявляет подтверждающие фрагменты холестерина в пределах очень узкого окна точности массы (<2 ч/млн). Комбинация мощных возможностей деконволюции и точной интерпретации измеренной массы позволяют исследовать действительно «сложные вещи» 8.

Подтвердите совпадение своей библиотеки EI с помощью мягкой ионизации

Каким бы универсальным и богатым данными ни был метод HR-EI, его возможностей не всегда достаточно для идентификации молекулярных ионов.
Химическая ионизация высокого разрешения (HR-CI) обеспечивает решение этой проблемы, предоставляя более мягкий механизм ионизации для сохранения молекулярного иона, который затем можно использовать для самостоятельного расчета и фильтрации возможных совпадений с библиотекой спектров EI, сужая круг от 7 возможных идентификаций до 1 точно известной.

Победа в борьбе с коэлюцией

Pegasus BT GC-TOFMS | Pegasus BT 4D GCxGC-TOFMS | Pegasus GC-HRT+ 4D

Деконволюция | Чувствительность

GCxGC

Продукция LECO обеспечивает разделение, точность, мощное разрешение, деконволюцию и быструю характеризацию сложнейших биологических систем.




Литература

1. Chan E., Pasikanti K., Nicholson J. Global urinary metabolic profiling procedures using gas chromatography–mass spectrometry. Nature Protocols, 2011.

2. Lisec J., Schauer N., Kopka J. et al. Gas chromatography mass spectrometry–based metabolite profiling in plants. Nature Protocols, 2006.

3. Almstetter M.F. et al. Functional Genomics: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology, vol 815, 2012.

4. Dunn W., Broadhurst D., Begley P. et al. Procedures for large-scale metabolic profiling of serum and plasma using gas chromatography and liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Nature Protocols, 2011.

5. Koek M.M. et al. Semi-automated non-target processing in GC × GC-MS metabolomics analysis: applicability for biomedical studies. Metabolomics, 2011.

6. Almstetter M.F., Oefner P.J., Dettmer K. Comprehensive two-dimensional gas chromatography in metabolomics. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012.

7. Koek M.M. et al. Quantitative metabolomics based on gas chromatography mass spectrometry: status and perspectives. Metabolomics, 2011.

8. Allwood J.W. et al. Inter-laboratory reproducibility of fast gas chromatography–electron impact–time of flight mass spectrometry (GC–EI–TOF/MS) based plant metabolomics. Metabolomics, 2009.

9. Lebedev A.T. et al. The benefits of high resolution mass spectrometry in environmental analysis. The Analyst, 2013.