Spettrometria liquida della Cromatografia-Massa (LC-MS) per la scoperta di biomarcatore

I biomarcatori svolgono un ruolo importante nello sviluppo della droga e la guida nell'identificazione delle proteine malattia-causanti ha trovato nel sangue, in urina, in liquidi organici e nei campioni di tessuto. La combinazione di cromatografia a fase mobile liquida (LC) e di spettrometria di massa (MS) sta trovando negli ultimi anni l'applicazione clinica aumentante nell'area della scoperta di biomarcatore.

LC-MSCredito di immagine: Dermot McBrierty/Shutterstock.com

L'alta risoluzione di LC accoppiata con i metodi veloci e sensibili del ms ha aiutato nella misura quantitativa di molte proteine, isoforme e modifiche post-di traduzione (PTM) negli esemplari biologici complessi, quindi riducenti la spesa enorme che entra in sviluppare i immunoreagents specifici.

Approcci alla scoperta di biomarcatore con LC-MS

LC-MS è usato per selezione su grande scala dei biomarcatori potenziali della proteina, conosciuta come il metodo globale di proteomics come pure per quantificazione mirata a delle proteine, conosciuta come il metodo mirato a di proteomics. La quantificazione con il metodo globale di proteomics è effettuata usando gli isotopi stabili per il contrassegno o senza contrassegnare.

Tuttavia, la quantificazione contrassegna contrassegno della proteina da LC-MS non fornisce la precisione richiesta nel caso dei peptidi dell'basso abbondanza. L'isotopo che contrassegna, a sua volta, fornisce la quantificazione precisa e non dipende dalla riproducibilità di LC-MS. I campioni con differenti contrassegni possono co-essere eluiti ed analizzati con i metodi di LC-MS facendo uso dei contrassegni dell'isotopo.

Mentre entrambi i metodi sono utilizzati ampiamente nella scoperta dei biomarcatori del cancro come per ovarico, la prostata ed il carcinoma renale, proteomics mirato a da LC-MS sta guadagnando rapidamente il riconoscimento affinchè la sua capacità quantifichino esattamente le proteine.

Recente ricerca

Malattie di Neurodegenerative e disordini dell'alcool:

LC-MS ha veduto l'applicazione nel delineamento del liquido cerebrospinale (CSF), con un'accuratezza di 83% e una specificità di 100%, per identificare le vie della proteina che sono alterate durante i disordini neurodegenerative quale la sclerosi laterale amiotrofica.

Uno studio da Isaksson et al. ha dimostrato che LC-MS ha individuato esattamente il phosphatidylethanol nell'intero sangue (B-Peth) nei disordini dell'alcool. B-Peth è un biomarcatore importante da contribuire a diagnosticare i disordini dell'alcool e per la valutazione successiva dei regimi terapeutici.

Malattie respiratorie:

La diagnosi iniziale ed accurata delle malattie reattive della galleria di ventilazione è critica per l'efficaci trattamento e gestione. Khami et al. ha messo a punto un metodo liquido cromatografico-MS (HPLC) di rendimento elevato, convalidato da Food and Drug Administration (FDA) e dall'Agenzia europea per i medicinali (EMA), che sta esaminanda a quantificazione dei biomarcatori diagnostici in urina per asma e la malattia polmonare ostruttiva cronica (COPD) facendo uso del contrassegno dell'isotopo.

Biomonitoring umano:

LC-MS egualmente è stato usato per analizzare i beni di consumo per la presenza di ritardatori della fiamma del fosforo e di plastificanti pericolosi (PFRs). I biomarcatori quali fosfato trifenilico (TPHP), il fosfato di tris (2-chloroisopropyl) (TCIPP), il fosfato di tris (2-chloroethyl) (TCEP) ed il fosfato di ethylhexyldiphenyl 2 (EHDPHP) sono stati usati per riflettere la presenza di PFRs in acqua di scarico in grado di essere utile nel biomonitoring umano ad un livello comunitario.

Biomarcatori nel ciclo cellulare:

I biomarcatori della proteina sono risultato essere molto utili nell'individuazione tempestiva dello sforzo e della morte delle cellule.

Facendo uso di spettrometria cromatografia-multipla liquida della video-massa della reazione (LC-MRM-MS), Albrecht ed il suo gruppo hanno tradotto e verificato sei proteine, vale a dire deidrogenasi di glycerol-3-phosphate (GPDH), galectin-1 (LGALS1, il peroxiredoxin 1 (PRDX1), transgelin-2 (TAGLN2), il cofilin 1 (CFL1) e deidrogenasi del malato (MDH), ha identificato da una linea cellulare ovarica del criceto cinese precedente (CHO-K1).

Questo studio ha confermato l'universalità degli indicatori in un modello della crescita delle cellule dalle linee cellulari crescenti CHO-S, CHO-K1 e CHO-DG44 nelle culture in lotti facendo uso di due tipi di media basali. Usando la stalla gli analoghi isotopo-contrassegnati del peptide e gli anticorpi monoclonali per la quantificazione migliorata della proteina, un profondo aumento nelle concentrazioni nella proteina sono stati osservati sopra un aumento nei numeri morti delle cellule.

Ciò indica il potenziale di utilizzare LC-MS nel selezionare le proteine dell'indicatore di attuabilità per la comprensione dei trattamenti biologici vari.

Scoperta dei biomarcatori per le minacce globali di salubrità:

gli organismi producenti Carbapenemase (CPOs) che portano i geni di carbapenemase di polmonite (KPC) della klebsiella stanno continuando ad essere una minaccia globale contro la salute pubblica. Gli scienziati ora stanno provando a mettere a punto i metodi rapidi del ms per la rilevazione dei peptidi trittici in meno di 90 minuti.

Wang et al. ha impiegato il metodo genoproteomic che ha combinato l'analisi teorica di peptidome con LC-MS per selezionare tre indicatori del peptide della proteina di KPC che può essere individuata esattamente dopo digestione trittica rapida. Un insieme accecato di convalida che comprende gli isolati clinici KPC-positivi e KPC-negativi più ulteriormente ha convalidato la sensibilità 100% e la specificità di questo metodo.

Oncologia:

LC-MS ampiamente sta utilizzando nel campo dell'oncologia per predire i risultati del trattamento dopo la chemioterapia come pure per individuazione tempestiva dei cancri rari quale l'adenocarcinoma esofageo. LC-MS egualmente è stato usato per identificare le proteine che sono secernute nel carcinoma spinocellulare orale e e del collo della testa.

Ralhan ed il suo gruppo hanno analizzato le celle del tumore per i biomarcatori potenziali impiegando le tecnologie proteomic ed hanno identificato circa 140 proteine uniche. Analizzare il secretome delle cellule tumorali del collo e della testa può aiutare nella predizione la prognosi e della valutazione successiva della risposta alla terapia impiegando come minimo le prove dilaganti.

Biotherapeutics:

Recentemente, l'ibrido LC-MS è stato usato per analizzare i biomarcatori e il biotherapeutics in cui il immunoaffinity obbligatorio liquido (LBA) si combina con LC-MS. LBA aiuta nell'arricchimento o selettivamente nell'isolazione dell'analito di interesse ed ha trovato l'applicazione in molte aree biotherapeutic quale terapeutica del RNA messaggero, coniugati dei portafili, coniugati della anticorpo-droga, anticorpi monoclonali, ecc.

Scoperta dei peptidi del candidato:

LC-MS egualmente è stato usato da Longuespee R., et al. per aiutare nell'identificazione affidabile dei peptidi proteolitici che sono stati ottenuti dalla rappresentazione matrice-assistita di dissorbimento/ionizzazione (MALDI) del laser. Lo studio egualmente ha dimostrato una riduzione composta di dieci parti del numero delle specie di m/z ottenute dalla rappresentazione di MALDI usando LC-MS in associazione. Ciò prova il potenziale di LC-MS nella scoperta dei peptidi del candidato con ulteriore conferma con revisione bibliografica e l'analisi immunohistochemical.

Sorgente:

  • Wang H et al. (2016). L'impatto clinico degli avanzamenti recenti in LC-MS per la scoperta e la verifica di biomarcatore del cancro. Rev esperto Proteomics. DOI: 10.1586/14789450.2016.1122529
  • Sikorski T. Considerations per sviluppare e la convalida dell'analisi di biomarcatore di LC-MS facendo uso dell'approccio sostitutivo del peptide. Acceduto a il 20 ottobre 2019. https://www.bioanalysis-zone.com/2018/08/07/considerations-for-developing-and-validating-an-lc-ms-biomarker-assay-using-the-surrogate-peptide-approach_spotl_validation_biomarkers/
  • Zhang J et al. (2012). Biomarcatori esofagei del metabolita del Cancro individuati con LC-MS ed i metodi RMN. PLoS uno. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030181
  • Collins mA, et al. (2015). L'analisi Contrassegna Contrassegno di LC-MS/MS Proteomic di liquido cerebrospinale identifica la proteina/alterazioni di via ed i biomarcatori del candidato per la sclerosi laterale amiotrofica. J. Proteome Res. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.5b00804
  • Isaksoon A et al. (2017). Metodo di Alto-Capacità di lavorazione LC-MS/MS per determinazione del biomarcatore Phosphatidylethanol di uso dell'alcool in campioni clinici per mezzo di una Procedura-Preanalytical automatizzata semplice dell'estrazione e delle circostanze analitiche. Associazione americana per chimica clinica. DOI: 10.1373/jalm.2017.024828
  • Khami millimetro et al. (2017). Elaborazione di un metodo convalidato di LC MS/MS per la quantificazione di 19 biomarcatori urinarii potenziali endogeni di asthma/COPD. Acta di Analytica Chimica. https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.08.007
  • Stato F et al. (2017. Analisi liquida di spettrometria di massa del Cromatografia-Tandem dei biomarcatori di esposizione ai ritardatori della fiamma del fosforo in acqua di scarico per riflettere esposizione a livello comunitario. Chim. anale https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b02705
  • Albrecht S et al. (2018). Il video multiplo della reazione ha mirato all'analisi di LC-MS delle proteine potenziali dell'indicatore di morte delle cellule per controllo aumentato di bioprocesso. Bioanal anale chim. DOI: 10.1007/s00216-018-1029-3.
  • Wang H et al. (2017). Indicatori del peptide per tempestiva rilevazione di KPC Carbapenemase dai rapporti scientifici di LC-MS/MS. DOI: 10.1038/s41598-017-02749-2
  • Ralhan R et al. (2011). Identificazione delle proteine secernute dalle linee cellulari di collo e capo del cancro facendo uso del ‐ MS/MS di LC: Strategia per la scoperta dei biomarcatori sierologici del candidato. Proteomics. https://doi.org/10.1002/pmic.201000186
  • Yuan m. et al. (2019). Cromatografia/spettrometria di massa obbligatorie del Immunoaffinity-Liquido del legante ibrido per quantificazione di biomarcatore e di Biotherapeutics: Come mettere a punto un metodo dell'ibrido LBA-LC-MS/MS per una proteina? Beta stampa di scienza. DOI: 10.17145/rss.19.005. (ISSN 2589-1677)
  • Longuespee R et al. (2018). L'identificazione dei peptidi proteolitici della rappresentazione di MALDI facendo uso del ‐ del ‐ MS/MS di LC ha basato i dati di scoperta di biomarcatore: Un proof of concept. Applicazioni cliniche di Proteomics. 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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