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Spectrométrie liquide de la Chromatographie-Masse (LC-MS) pour la découverte de biomarqueur

Les biomarqueurs jouent un rôle majeur dans le développement de médicament et l'aide dans l'identification des protéines de pathogène a trouvé dans le sang, l'urine, les liquide organiques, et les prélèvements de tissu. La combinaison de la chromatographie liquide (LC) et de la spectrométrie de masse (MS) avait trouvé l'application clinique croissante ces dernières années dans le domaine de la découverte de biomarqueur.

LC-MSCrédit d'image : Dermot McBrierty/Shutterstock.com

La haute résolution du LC ajoutée aux méthodes rapides et sensibles de milliseconde a aidé dans la mesure quantitative de beaucoup de protéines, d'isoforms, et de modifications goujon-de translation (PTM) dans les spécimens biologiques complexes, réduisant de ce fait la dépense énorme qui entre dans développer les immunoreagents spécifiques.

Approches à la découverte de biomarqueur par LC-MS

LC-MS est employé pour l'examen critique de grande puissance des biomarqueurs potentiels de protéine, connu sous le nom de méthode globale de protéomique, ainsi que pour la quantification visée des protéines, connue sous le nom de méthode visée de protéomique. La quantification par la méthode globale de protéomique est effectuée à l'aide des isotopes stables pour marquer ou sans marquage.

Cependant, la quantification marque marque de protéine par LC-MS ne fournit pas la précision exigée dans le cas des peptides d'inférieur-abondance. L'isotope marquant, consécutivement, fournit la quantification précise et ne dépend pas de la reproductibilité de LC-MS. Des échantillons de test avec différentes marques peuvent Co-être élués et s'analysés par les méthodes de LC-MS utilisant des marques d'isotope.

Tandis que les deux méthodes sont appliquées largement dans la découverte des biomarqueurs de cancer comme pour ovarien, la prostate, et le carcinome rénal, protéomique visée par LC-MS gagne rapidement la reconnaissance pour que sa capacité mesure des protéines exactement.

Recherches récentes

Les maladies de Neurodegenerative et troubles d'alcool :

LC-MS a vu l'application dans le profilage du liquide céphalo-rachidien (CSF), avec une exactitude de 83% et la spécificité de 100%, pour recenser les voies de protéine qui sont modifiées pendant des troubles neurodegenerative tels que la sclérose latérale amyotrophique.

Une étude par Isaksson et autres a expliqué que LC-MS a exactement trouvé le phosphatidylethanol dans le sang total (B-Peth) dans des troubles d'alcool. B-Peth est un biomarqueur important à aider à diagnostiquer des troubles d'alcool et pour des régimes suivants d'évaluation des traitements.

Maladies respiratoires :

Tôt et diagnostic précis des maladies des voies aériennes réactives est critique pour le traitement efficace et le management. Khami et autres ont développé une méthode chromatographique-MILLISECONDE liquide (HPLC) de haute performance, validée par Food and Drug Administration (FDA) et l'agence européenne des médicaments (EMA), qui est vérifiée pour la quantification des biomarqueurs diagnostiques dans l'urine pour l'asthme et la bronchopneumopathie chronique obstructive (COPD) utilisant le marquage d'isotope.

Biomonitoring humain :

LC-MS a été également employé pour analyser des biens de consommation pour la présence des retardements de flamme de phosphore et des plastifiants risqués (PFRs). Des biomarqueurs tels que le phosphate triphénilique (TPHP), le phosphate des tris (2-chloroisopropyl) (TCIPP), le phosphate des tris (2-chloroethyl) (TCEP), et le phosphate de l'ethylhexyldiphenyl 2 (EHDPHP) ont été employés pour surveiller la présence de PFRs en eaux usées qui pourraient être utiles dans le biomonitoring humain à un niveau communautaire.

Biomarqueurs dans le cycle cellulaire :

Les biomarqueurs de protéine ont prouvé à être de grande valeur dans le dépistage précoce de la tension et de la mort de cellules.

Utilisant la spectrométrie chromatographie-multiple liquide de la surveillance-masse de réaction (LC-MRM-MS), Albrecht et son équipe ont traduit et ont vérifié six protéines, à savoir la déshydrogénase de glycerol-3-phosphate (GPDH), galectin-1 (LGALS1, le peroxiredoxin 1 (PRDX1), le transgelin-2 (TAGLN2), le cofilin 1 (CFL1) et la déshydrogénase de malate (MDH), a recensé d'une lignée cellulaire ovarienne de hamster chinois précédent (CHO-K1).

Cette étude a confirmé l'universalité des bornes dans un modèle de croissance des cellules par les lignées cellulaires CHO-S, CHO-K1, et CHO-DG44 croissantes dans des cultures en lots utilisant deux types de medias basiques. À l'aide de la niche on a observé des analogues isotope-marqués et les anticorps monoclonaux de peptide pour la quantification améliorée de protéine, une augmentation marquée des concentrations protéiques sur une augmentation des nombres morts de cellules.

Ceci indique le potentiel d'employer LC-MS en sélectant des protéines de borne de viabilité pour comprendre des procédés biologiques variés.

Découverte des biomarqueurs pour des dangers pour la santé globaux :

les organismes producteurs Carbapenemase (CPOs) transportant des gènes de carbapenemase de pneumonie (KPC) de klebsiella continuent à être un danger global à la santé publique. Les scientifiques essayent maintenant de développer des méthodes rapides de milliseconde pour trouver les peptides tryptiques en moins de 90 mn.

Wang a et autres utilisé la méthode genoproteomic qui a combiné l'analyse théorique du peptidome avec LC-MS pour sélecter trois bornes de peptide de la protéine de KPC qui peut être trouvée exactement après digestion tryptique rapide. Un jeu sans visibilité de validation comportant des isolats cliniques KPC-positifs et KPC-négatifs a davantage validé la sensibilité 100% et la spécificité de cette méthode.

Oncologie :

LC-MS largement est répandu dans le domaine de l'oncologie pour prévoir des résultats de demande de règlement après chimiothérapie, ainsi que pour le dépistage précoce des cancers rares tels que l'adénocarcinome oesophagien. LC-MS a été également employé pour recenser les protéines qui sont sécrétées dans le cancer épidermoïde de tête, oral, et de col.

Ralhan et son équipe ont analysé des cellules tumorales pour des biomarqueurs potentiels en utilisant des technologies proteomic et ont recensé approximativement 140 seules protéines. Analyser le secretome des cellules de cancer de la tête et du cou peut aider en prévoyant le pronostic et l'évaluation de la réponse suivante au traitement en utilisant d'une façon minimum les tests invasifs.

Biotherapeutics :

Récemment, l'hybride LC-MS a été employé pour analyser des biomarqueurs et le biotherapeutics où l'immunoaffinity obligatoire liquide (LBA) est combiné avec LC-MS. LBA aide en enrichissant ou en isolant sélecteur l'analyte d'intérêt et a trouvé l'application dans beaucoup d'endroits biotherapeutic tels que la thérapeutique d'ARN messager, conjugués de transporteur, conjugués d'anticorps-médicament, anticorps monoclonaux, et ainsi de suite.

Découverte des peptides de candidat :

LC-MS a été également employé par Longuespee R., et autres pour aider dans l'identification fiable des peptides protéolytiques qui ont été obtenus à partir de la représentation modification-aidée de désorption/ionisation (MALDI) de laser. L'étude a également expliqué une réduction de dix fois du nombre de substance de m/z obtenue par la représentation de MALDI à l'aide de LC-MS en association. Ceci prouve le potentiel de LC-MS en découvrant des peptides de candidat avec davantage de confirmation par la révision de littérature et l'analyse d'immunohistochimique.

Source :

  • Wang H et autres (2016). Le choc clinique des progrès récents dans LC-MS pour la découverte et la vérification de biomarqueur de cancer. Rev expert Proteomics. DOI : 10.1586/14789450.2016.1122529
  • Sikorski T. Considerations pour développer et valider une analyse de biomarqueur de LC-MS utilisant l'approche de remplacement de peptide. Consulté le 20 octobre 2019. www.bioanalysis-zone.com/.../
  • Zhang J et autres (2012). Biomarqueurs de métabolite de cancer de l'oesophage trouvés par LC-MS et méthodes RMN. PLoS un. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030181
  • MAMANS de Collins, et autres (2015). L'analyse protéomique Marque Marque de LC-MS/MS du liquide céphalo-rachidien recense la protéine/altération de voie et les biomarqueurs de candidat pour la sclérose latérale amyotrophique. J. Recherche de protéome. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.5b00804
  • Isaksoon A et autres (2017). Méthode du Haut-Débit LC-MS/MS pour la détermination du biomarqueur Phosphatidylethanol de consommation d'alcool dans les échantillons cliniques au moyen d'une Procédure-Preanalytical robotisée simple d'extraction et des conditions analytiques. Association américaine pour la chimie clinique. DOI : 10.1373/jalm.2017.024828
  • Khami millimètre et autres (2017). Élaboration d'une méthode validée de LC MS/MS pour la quantification de 19 biomarqueurs urinaires potentiels endogènes d'asthma/COPD. Acta d'Analytica Chimica. https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.08.007
  • Été F et autres (2017. Analyse Chromatographie-Tandem liquide de spectrométrie de masse des biomarqueurs de l'exposition aux retardements de flamme de phosphore en eaux usées pour surveiller l'exposition à l'échelle communautaire. Chim. anal https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b02705
  • Albrecht S et autres (2018). La surveillance multiple de réaction a visé l'analyse de LC-MS des protéines potentielles de borne de mort cellulaire pour le contrôle accru de bioprocédé. Bioanal anal chim. DOI : 10.1007/s00216-018-1029-3.
  • Wang H et autres (2017). Bornes de peptide pour le dépistage rapide de KPC Carbapenemase par des états scientifiques de LC-MS/MS. DOI : 10.1038/s41598-017-02749-2
  • Ralhan R et autres (2011). Identification des protéines sécrétées par des lignées cellulaires de cancer de la tête et du cou utilisant le ‐ MS/MS de LC : Stratégie pour la découverte des biomarqueurs sérologiques de candidat. Protéomique. https://doi.org/10.1002/pmic.201000186
  • Yuan M et autres (2019). Chromatographie/spectrométrie de masse obligatoires d'Immunoaffinity-Liquide de Ligand hybride pour la quantitation de Biotherapeutics et de biomarqueur : Comment développer une méthode de l'hybride LBA-LC-MS/MS pour une protéine ? Bêta pression de la science. DOI : 10.17145/rss.19.005. (ISSN 2589-1677)
  • Longuespee R et autres (2018). L'identification des peptides protéolytiques de représentation de MALDI utilisant le ‐ du ‐ MS/MS de LC a basé des caractéristiques de découverte de biomarqueur : Une validation de principe. Applications cliniques de protéomique. https://doi.org/10.1002/prca.201800158

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Last Updated: Jan 8, 2020

Deepthi Sathyajith

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Deepthi Sathyajith

Deepthi spent much of her early career working as a post-doctoral researcher in the field of pharmacognosy. She began her career in pharmacovigilance, where she worked on many global projects with some of the world's leading pharmaceutical companies. Deepthi is now a consultant scientific writer for a large pharmaceutical company and occasionally works with News-Medical, applying her expertise to a wide range of life sciences subjects.

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