Espectrometria líquida da Cromatografia-Massa (LC-MS) para a descoberta do Biomarker

Os Biomarkers jogam um papel importante na revelação da droga e a ajuda na identificação de proteínas decausa encontrou no sangue, na urina, nos líquidos de corpo, e nas amostras de tecido. A combinação de cromatografia líquida (LC) e de espectrometria em massa (MS) tem encontrado a aplicação clínica crescente nos últimos anos na área da descoberta do biomarker.

LC-MSCrédito de imagem: Dermot McBrierty/Shutterstock.com

A alta resolução do LC acoplada com métodos rápidos e sensíveis do MS ajudou na medida quantitativa de muitos proteínas, isoforms, e alterações cargo-translational (PTM) nos espécimes biológicos complexos, reduzindo desse modo na despesa enorme que entra em desenvolver immunoreagents específicos.

Aproximações à descoberta do biomarker com LC-MS

LC-MS é usado para a selecção em grande escala de biomarkers potenciais da proteína, conhecida como o método global do proteomics, assim como para a quantificação visada das proteínas, conhecida como o método visado do proteomics. A quantificação pelo método global do proteomics é realizada usando isótopos estáveis para etiquetar ou sem etiquetar.

Contudo, a quantificação etiqueta-livre da proteína por LC-MS não fornece a precisão exigida no caso dos peptides da baixo-abundância. O isótopo que etiqueta, por sua vez, fornece a quantificação precisa e não depende da reprodutibilidade de LC-MS. As amostras do teste com etiquetas diferentes podem co-ser eluted e analisado pelos métodos de LC-MS usando etiquetas do isótopo.

Quando ambos os métodos forem usados extensamente na descoberta de biomarkers do cancro como para ovariano, a próstata, e a carcinoma renal, proteomics visado por LC-MS estão ganhando rapidamente o reconhecimento para que sua capacidade determine proteínas exactamente.

Recente pesquisa

Doenças de Neurodegenerative e desordens do álcool:

LC-MS viu a aplicação no perfilamento do líquido cerebrospinal (CSF), com uma precisão de 83% e especificidade de 100%, para identificar os caminhos da proteína que são alterados durante desordens neurodegenerative tais como a esclerose de lateral amyotrophic.

Um estudo por Isaksson e outros demonstrou que LC-MS detectou exactamente o phosphatidylethanol no sangue inteiro (B-Peth) em desordens do álcool. B-Peth é um biomarker importante a ajudar a diagnosticar desordens do álcool e para a avaliação subseqüente de regimes de tratamento.

Doenças respiratórias:

O diagnóstico adiantado e exacto de doenças reactivas da via aérea é crítico para o tratamento e a gestão eficazes. Khami e outros desenvolveu um método cromatográfico-MS (HPLC) líquido do elevado desempenho, validado por Food and Drug Administration (FDA) e pela agência de medicinas européias (EMA), que está sendo testada para a quantificação de biomarkers diagnósticos na urina para a asma e a doença pulmonar obstrutiva crônica (COPD) usando a rotulagem do isótopo.

Biomonitoring humano:

LC-MS foi usado igualmente para analisar bens de consumo para a presença de retardadores da chama do fósforo e de plastificante perigosos (PFRs). Os Biomarkers tais como o fosfato triphenyl (TPHP), o fosfato dos tris (2-chloroisopropyl) (TCIPP), o fosfato dos tris (2-chloroethyl) (TCEP), e o fosfato do ethylhexyldiphenyl 2 (EHDPHP) foram usados para monitorar a presença de PFRs nas águas residuais que poderiam ser útil no biomonitoring humano a nível comunitário.

Biomarkers no ciclo de pilha:

Os biomarkers da proteína provaram ser muito valiosos na detecção atempada de esforço e de morte da pilha.

Usando a espectrometria cromatografia-múltipla líquida da monitoração-massa da reacção (LC-MRM-MS), Albrecht e sua equipe traduziram e verificaram seis proteínas, a saber a desidrogenase de glycerol-3-phosphate (GPDH), galectin-1 (LGALS1, peroxiredoxin 1 (PRDX1), transgelin-2 (TAGLN2), cofilin 1 (CFL1) e desidrogenase do malato (MDH), identificou de uma linha celular ovariana do hamster chinês precedente (CHO-K1).

Este estudo confirmou a universalidade dos marcadores em um modelo do crescimento da pilha pelas linha celular CHO-S, CHO-K1, e CHO-DG44 crescentes em culturas do grupo usando dois tipos de media básicos. Usando o estábulo os analogs isótopo-etiquetados do peptide e os anticorpos monoclonais para a quantificação aumentada da proteína, um aumento marcado em concentrações da proteína foram observados em cima de um aumento em números inoperantes da pilha.

Isto indica o potencial de usar LC-MS em selecionar proteínas do marcador da viabilidade para compreender vários processos biológicos.

Descoberta dos biomarkers para ameaças globais da saúde:

Carbapenemase-produzindo os organismos (CPOs) que levam genes do carbapenemase da pneumonia (KPC) do Klebsiella estão continuando a ser uma ameaça global à saúde pública. Os cientistas estão tentando agora desenvolver métodos rápidos do MS para detectar peptides tryptic em menos de 90 minutos.

Wang empregou e outros o método genoproteomic que combinou a análise teórica do peptidome com o LC-MS para seleccionar três marcadores do peptide da proteína de KPC que pode ser detectada exactamente após a digestão tryptic rápida. Um grupo cegado da validação que compreende de isolados clínicos KPC-positivos e KPC-negativos validou mais a sensibilidade 100% e a especificidade deste método.

Oncologia:

LC-MS está sendo usado extensamente no campo da oncologia para prever resultados do tratamento após a quimioterapia, assim como para a detecção atempada de cancros raros tais como o adenocarcinoma esofágico. LC-MS foi usado igualmente para identificar as proteínas que são segregadas na carcinoma da cabeça, a oral, e do pescoço de pilha squamous.

Ralhan e sua equipe analisaram pilhas do tumor para biomarkers potenciais empregando tecnologias proteomic e identificaram aproximadamente 140 proteínas originais. Analisar o secretome de células cancerosas da cabeça e do pescoço pode ajudar em prever o prognóstico e a avaliação subseqüente da resposta à terapia empregando mìnima testes invasores.

Biotherapeutics:

Recentemente, o híbrido LC-MS foi usado para analisar biomarkers e biotherapeutics onde o immunoaffinity obrigatório líquido (LBA) é combinado com o LC-MS. LBA ajuda em enriquecer ou selectivamente em isolar o analyte do interesse e encontrou a aplicação em muitas áreas biotherapeutic tais como a terapêutica do RNA de mensageiro, conjugado do portador, conjugado da anticorpo-droga, anticorpos monoclonais, e assim por diante.

Descoberta de peptides do candidato:

LC-MS foi usado igualmente por Longuespee R., e outros para ajudar na identificação segura dos peptides proteolytic que foram obtidos da imagem lactente matriz-ajudada da dessorção/ionização (MALDI) do laser. O estudo igualmente demonstrou uma redução da dez-dobra no número de espécie de m/z obtida pela imagem lactente de MALDI usando LC-MS na combinação. Isto prova o potencial de LC-MS em descobrir peptides do candidato com confirmação mais adicional com a revisão de literatura e a análise immunohistochemical.

Source:

  • Wang H e outros (2016). O impacto clínico de avanços recentes em LC-MS para a descoberta e a verificação do biomarker do cancro. Rev perito Proteomics. DOI: 10.1586/14789450.2016.1122529
  • Sikorski T. Consideração para desenvolver e validar um ensaio do biomarker de LC-MS usando a aproximação substituto do peptide. Alcançado o 20 de outubro de 2019. www.bioanalysis-zone.com/.../
  • Zhang J e outros (2012). Biomarkers esofágicos do metabolito do cancro detectados por LC-MS e por métodos NMR. PLoS um. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030181
  • Collins miliampère, e outros (2015). A análise Etiqueta-Livre de LC-MS/MS Proteomic do líquido cerebrospinal identifica a proteína/alterações do caminho e os Biomarkers do candidato para a esclerose de lateral Amyotrophic. J. Proteome Res. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.5b00804
  • Isaksoon A e outros (2017). Método da Alto-Produção LC-MS/MS para a determinação do Biomarker Phosphatidylethanol do uso do álcool em amostras clínicas por meio de um Procedimento-Preanalytical automatizado simples da extracção e de umas circunstâncias analíticas. Associação americana para a química clínica. DOI: 10.1373/jalm.2017.024828
  • Khami milímetro e outros (2017). Revelação de um método validado do LC MS/MS para a quantificação de 19 biomarkers urinários potenciais endógenos de asthma/COPD. Acta de Analytica Chimica. https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.08.007
  • Sido F e outros (2017. Análise Cromatografia-Em tandem líquida da espectrometria em massa dos Biomarkers da exposição aos retardadores da chama do fósforo nas águas residuais para monitorar a exposição a nível comunitário. Chem anal. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b02705
  • Albrecht S e outros (2018). A monitoração múltipla da reacção visou a análise de LC-MS de proteínas potenciais do marcador da morte celular para o controle aumentado do bioprocedimento. Bioanal anal Chem. DOI: 10.1007/s00216-018-1029-3.
  • Wang H e outros (2017). Marcadores do Peptide para a detecção rápida de KPC Carbapenemase por relatórios científicos de LC-MS/MS. DOI: 10.1038/s41598-017-02749-2
  • Ralhan R e outros (2011). Identificação das proteínas segregadas por linha celular principal e de pescoço do cancro usando o ‐ MS/MS do LC: Estratégia para a descoberta de biomarkers serological do candidato. Proteomics. https://doi.org/10.1002/pmic.201000186
  • Yuan M e outros (2019). Cromatografia obrigatória do Immunoaffinity-Líquido da ligante híbrida/espectrometria em massa para Biotherapeutics e quantificação do Biomarker: Como desenvolver um método do híbrido LBA-LC-MS/MS para uma proteína? Beta imprensa da ciência. DOI: 10.17145/rss.19.005. (ISSN 2589-1677)
  • Longuespee R e outros (2018). A identificação dos Peptides Proteolytic da imagem lactente de MALDI que usam o ‐ do ‐ MS/MS do LC baseou dados da descoberta do Biomarker: Uma prova de conceito. Aplicações clínicas de 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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