전통적인 대사조학 (지질조학 포함, 이하 같음) 의 연구범례에서 비표적대사조학은 고분별질량을 리용하여 견본의 완전한 대사윤곽을 획득하고 소분자대사물의 광활한 시야를 제공하는데 목적을 두고있다.표적대사조학은 주로 삼중사극대질량을 운용하여 대사물에 주목하는 정확한 정량을 실현한다.대규모 샘플 분석 수요가 확대됨에 따라 연구자들은 대사조 비표적 분석의 높은 커버리지와 표적 분석의 높은 정확도 사이의 균형을 찾기 시작했으며, 대규모 대사조학 기술 (광범위한 표적과 표적 대사조학을 포함하며, 이 글은 구분하지 않는다) 을 개척했다.

대규모 대사조학은 생물체의 천여 가지 핵심 대사물에 관심을 가지고 직접 3중 4극대 질량 스펙트럼 플랫폼에서 선택 반응 모니터링 (SRM) 또는 다중 반응 모니터링 (MRM) 모드를 이용하여 샘플을 수집하여 대사물 커버리지를 확보하는 동시에 저풍도 대사물의 검측 민감도와 특이성을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 비표적 분석 중 대량의 정보 처리의 어려움과 작별하고, 대사물 검측의 더 넓은 동적 정확성과 안정적인 데이터 재현 범위를 제공하며, 상대적으로 안정적인 데이터 재현 범위를 제공할 수 있다.그러나 3중 4극대 스펙트럼 스캐닝 속도의 제한으로 인해 일반적으로 각 대사물은 1~2개의 하위 이온만 보존하여 대사물 분석 통량을 확보함으로써 대사물 감정의 신뢰성을 떨어뜨린다.

Thermo Scientific™ Stellar™질량 스펙트럼은 Orbitrap Ascend와 융합되어 있습니다.™상단 이중 곡면 세그먼트 쿼드 폴드, 이중 압력 선형 이온 함정 및 Orbitrap Astral™PMT 검출기에 올라가 선형 이온 함정 스펙트럼의 전례없는 스캐닝 속도를 실현했다.이는 Orbitrap 기기에서 이온 함정 질량 스펙트럼에 대한 평행반응 모니터링 (Parallel Reaction Monitoring, PRM) 모델을 획기적으로 활용하여 대규모 대사조직학적 동시 정성 정량 분석을 실현하여 대사물 감정 정확성과 정량 신뢰성을 겸할 수 있도록 했다.

Thermo Scientific™ Stellar™ 질량 분광기

01

Stellar MS는 비표적 고해상도 데이터 전환을 지원하여"발견-검증"폐쇄 루프를 뚫습니다

대규모 대사 그룹학의 고전적 인 전략 중 하나는 고해상도 질량 스펙트럼에서 수집 된 DDA 데이터를 SRM 모드에서 검증 할 수있는 scheduled MRM 이온 쌍으로 변환하여"발견-검증"폐쇄 루프를 구현하는 것입니다.이제 이 워크플로우는 그림 1과 같이 Orbitrap 고해상도 질량 스펙트럼 데이터가 Stellar PRM 메소드로 변환되는 과정에서 쉽게 구현될 수 있습니다.Compound Discoverer™소프트웨어 및 mzVault™ 소프트웨어는 고해상도 질량 스펙트럼 DDA 모드에서 감지 된 대사물을 Stellar로 변환 할 수 있습니다.™ 질량 스펙트럼은 TraceFinder 의 PRM 목록 및 2단계 질량 스펙트럼 라이브러리(.msp)와 호환됩니다.™ 또는 Skyline™소프트웨어는 물건의 정성 정량 작업을 대신하는 데 쓰인다.Skyline™소프트웨어 PRM Conductor 기능은 scheduled PRM 채집 채널을 자동으로 최적화하여 공유출 대사물이 스캔 속도에 미치는 영향을 줄입니다.우리는 동일한 혈장 샘플이 고해상도 질량 스펙트럼 전체 스캔 결과와 Stellar PRM 분석 결과에서 매우 높은 재현성 (세 바늘 반복 샘플 CV<30% feature 선별) 을 가지고 있다는 것을 발견했는데, 이는 Stellar 질량 스펙트럼이 표적이 아닌 곳에서 발견된 대사 표지물을 대규모 샘플 수준에서 검증할 수 있다는 것을 설명한다.

그림 1 고해상도 질량 스펙트럼 기반 Stellar PRM 대규모 대사 그룹학 방법 개발 프로세스 및 결과 전시 (큰 그림을 보려면 클릭)

02

Stellar MS는 삼중 사극봉 방법의 빠른 이동을 지원하여 동기화 정성 정량을 실현한다

만약 사용자가 이미 3중 4극대 질량 스펙트럼 플랫폼에서 표적 또는 광범위한 표적 대사 그룹 분석 방법을 개발했다면,Stellar™질량 스펙트럼 역시 원래의 방법의 빠른 이동을 실현할 수 있다.보존 시간을 고도로 재현할 수 있는 전제 조건 (동일 액상 시스템) 에서Stellar™질량분석기는 SRM/MRM 목록을 PRM 메서드로 직접 변환할 수 있습니다.보존 기간이 다른 크로마토그래피 시스템에서 재현되지 않더라도 사용자가 Stellar에서 직접™계기에서 혼합 표지를 채집하여 신속하게 창고를 건설하고, 화합물 보존 시간과 2급 스펙트럼을 갱신한다.기존 SRM/MRM 방법과 달리 PRM 모드는 측정 대기물의 완전한 2단계 스펙트럼을 제공하여 대사물의 분석 통량을 희생하는 대가로 추가 채집 통로를 늘릴 필요가 없으며, 대사물의 동시 정성 정량을 실현하여 대사물 감정에 대한 자신감을 한층 더 강화할 수 있다.(그림 2)

그림 2. Stellar PRM은 고해상도 질량 스펙트럼에서 채취한 대사 특징에 대해 표적 분석을 한다 (큰 그림을 보려면 클릭)

담즙산은 콜레스테롤 대사의 종산물로, 인체 내의 초급 담즙산은 장내 균군에서 생물 활성이 더 높은 차급 담즙산으로 전환될 수 있으며, 생물체 내에서 콜레스테롤 균형을 유지하고 당지 대사와 염증 반응을 조절하는 등 중요한 역할을 한다.우리는 그 전에 Thermo Scientific™ TSQ Altis™ 3중 4극대 질량 분광기에 구축된 담즙산 정량 방법은 그림 3과 같은 과정을 통해 Stellar로 빠르게 이동한다™ MS에서는 내원성 33종의 담즙산을 동시 정성 정량으로 구현했다.

그림 3. 담즙산 SRM/MRM 목록 PRM 방법 이동 및 동기화 정성 정량 (큰 그림을 보려면 클릭)

03

Stellar MS는 글리세린 정밀 정량을 위해 표적 지질 그룹학을 처음부터 개발할 수 있도록 지원합니다

지질은 예측 가능한 보존 시간과 2급 질량 스펙트럼을 가지고 있기 때문에 표적 분석을 하기에 매우 적합하다.Skyline™소프트웨어 LipidCreator 기능은 지질의 각종 가합 이온의 2급 질량 스펙트럼을 생성하여 표적 지질 그룹학 방법을 처음부터 개발하는 데 직접 사용할 수 있다.아세틸카니틴(Acylcarnitine, AcCar)은 포유동물체 내에서 당지대사의 균형을 조절하는 핵심 물질 중 하나로 지방산이 미토콘드리아에 들어가 베타산화를 하는 것을 도울 뿐만 아니라 당대사에 관여하는 케톤체 생성을 조절할 수 있다.연구에 따르면 아세틸알칼리는 여러가지 대사성질병과 밀접히 련관되여있으며 현재 이미 신생아유전대사병의 림상진단에 널리 응용되고있다.세라마이드는 특정 파편 이온(m/z 144, m/z 85, m/z 60, 그리고 특정 지방산 사슬의 중성 분실)을 가지고 있어 LipidCreator를 직접 이용하여 예측할 수 있다.Stellar PRM 모드를 적용하면 그림 4와 같이 혈장과 소변에서 각각 207종과 340종의 아세틸알칼리가 검출됩니다.

그림 4. Stellar PRM 방법 아세틸기 알칼리 감정 상황

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04

Stellar MS는 이기종 정밀 분석을 위한 다중 레벨 스펙트럼 공동 스캔을 지원합니다.

지질 분석에서 세 가지 지방 사슬이 존재하는 글리세린 (TG) 정량은 특히 도전적이다.예를 들어, SRM/MRM 모드 정량 TG(50:4)를 사용할 때, 어떤 지방 사슬의 중성 분실을 이용하든 그 중 하나의 지방 사슬의 구성만 확정할 수 있다. 예를 들어 FA16:0 중성 분실 파편(m/z 573.7) 정량을 사용하면 이 TG(50:4)에 FA16:0이 존재한다는 것을 증명할 수 있지만 나머지 두 지방산 사슬의 구성 정보는 얻을 수 없다.그리고 Stellar MS는3TG의 세 가지 지방 사슬의 구성을 정확하게 포지셔닝하여 글리세린의 정확한 정량을 실현할 수 있다 (그림 5).

그림 5. Stellar tMS3 방법 정밀 정량 글리세린

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Stellar 스펙트럼은 별도로 MS를 설정할 필요가 없습니다.3방법은 PRM 모드와 직접 병행하여 대리물 정성 정량에 사용할 수 있어 방법의 유연성을 크게 향상시킬 수 있다.글리세린에 대한 정량을 제외하고,MS3담즙산 가족 중 글리포세이트 (GCDCA) 와 글리포세이트 (GDCA) 와 같은 동분 이구체의 정확한 정량에도 사용할 수 있으며, PRM 정량과 함께 MS를 증가시킬 수 있다3채널은 정량 감도와 감식 정확도를 높인다 (그림 6).

그림 6. Stellar tMS3 정확한 정량 담즙산 동분 이구체

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대규모 대사조학 기술은 전통적인 비표적대사조학 데이터가 번잡하고 표적분석 커버리지가 낮은 한계를 돌파하였으며, 한 번의 실험으로 수천 종의 대사물에 대한 전면적인 선별검사를 얻을 수 있으며, 동시에 비견표적분석의 높은 민감도와 높은 재현성을 얻을 수 있다.Thermo Scientific™ Stellar™질량 스펙트럼의 출시는 대규모 대사조학 분석 기술의 혁명적인 비약을 상징한다. 그것은 사극대 질량 스펙트럼의 뛰어난 정량 및 이중 압력 선형 이온 함정의 강력한 정성 능력을 결합하여 과학 연구가 임상으로 전환되는 속도를 가속화하고, 대사조학의 임상 대열 연구, 개성화 영양 대사 스펙트럼 제작 등 대규모 샘플 분석의 응용 장면을 크게 추진하여 더욱 정확한 데이터로 생명 대사의 깊이를 드러낸다.

참조 문서:

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2. Zheng F, Zhao X, Zeng Z, et al. 초고성능 액체 염색법 질량분광계를 기반으로 한 플라즈마 가짜 대상 대사학 방법의 개발.Nat Protoc입니다. 2020;15(8):2519-2537.

3. 치앙 JY.황산 : 합성의 조절. [J] J Lipid Res. 2009년; 50(10): 1955-1966.

4. Di Yu, Lina Zhou, Qiuhui Xuan, et al. 액체 색상 학-고해상도 질량분광계를 기반으로 Acylcarnitines의 포괄적인 식별을 위한 전략. [J] 항문.화학 2018, 90(9), 5712–5718.

5. Lauren Bishop, Brittany Lee, Charles Maxey, et al. 별질량분광계를 사용하여 생물학적 표본에서 5 5 5 MS2와 MS3 접근 방법을 결합하여 5 5 5 5. [PO]Thermo Fisher Scientific, Inc.

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