Espectrometría líquida de la Cromatografía-Masa (LC-MS) para el descubrimiento del Biomarker

Los Biomarkers desempeñan un papel importante en el revelado de la droga y la ayuda en la identificación de proteínas enfermedad-que causaban encontró en sangre, orina, fluídos corporales, y muestras de tejido. La combinación de la cromatografía líquida (LC) y de la espectrometría de masa (MS) ha estado encontrando el uso clínico cada vez mayor estos últimos años en el área del descubrimiento del biomarker.

LC-MSHaber de imagen: Dermot McBrierty/Shutterstock.com

La alta resolución del LC acoplada con métodos rápidos y sensibles del ms ha ayudado en la medición cuantitativa de muchas proteínas, isoforms, y modificaciones poste-de translación (PTM) en los especímenes biológicos complejos, de tal modo reduciendo en el gasto enorme que entra desarrollar immunoreagents específicos.

Aproximaciones al descubrimiento del biomarker con LC-MS

LC-MS se utiliza para la investigación en grande de los biomarkers potenciales de la proteína, conocida como el método global del proteomics, así como para la cuantificación apuntada de proteínas, conocida como el método apuntado del proteomics. La cuantificación por el método global del proteomics se realiza usando los isótopos estables para etiqueta o sin la etiqueta.

Sin embargo, la cuantificación escritura de la etiqueta-libre de la proteína por LC-MS no ofrece la precisión requerida en el caso de los péptidos de la inferior-abundancia. El isótopo etiqueta, a su vez, ofrece la cuantificación exacta y no depende de la reproductibilidad de LC-MS. Las muestras de la prueba con diversas escrituras de la etiqueta se pueden co-enjuagar y analizar por los métodos de LC-MS usando escrituras de la etiqueta del isótopo.

Mientras que ambos métodos se utilizan extensamente en el descubrimiento de los biomarkers del cáncer por ejemplo para ovárico, la próstata, y el carcinoma renal, proteomics apuntado por LC-MS está ganando rápidamente el reconocimiento para que su capacidad cuantifique las proteínas exacto.

Reciente investiga

Enfermedades de Neurodegenerative y desordenes del alcohol:

LC-MS ha visto el uso en el perfilado del líquido cerebroespinal (CFS), con una exactitud del 83% y la especificidad de 100%, para determinar los caminos de la proteína que se alteran durante desordenes neurodegenerative tales como esclerosis lateral amiotrófica.

Un estudio por Isaksson y otros ha demostrado que LC-MS descubrió exacto phosphatidylethanol en la sangre entera (B-Peth) en desordenes del alcohol. B-Peth es un biomarker importante a ayudar a diagnosticar desordenes del alcohol y para la evaluación subsiguiente de los regímenes de tratamiento.

Enfermedades respiratorias:

La diagnosis temprana y exacta de las enfermedades reactivas de la aerovía es crítica para el tratamiento y la administración efectivos. Khami y otros ha desarrollado un método líquido cromatográfico-MS (HPLC) del alto rendimiento, validado por Food and Drug Administration (FDA) y la dependencia de remedio europeo (EMA), que se está probando para la cuantificación de biomarkers diagnósticos en la orina para el asma y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD) usando la etiqueta del isótopo.

Biomonitoring humano:

LC-MS también se ha utilizado para analizar los bienes de consumo para la presencia de retardadores y de plastificantes peligrosos (PFRs) de la llama del fósforo. Los Biomarkers tales como fosfato trifenílico (TPHP), fosfato de los tris (2-chloroisopropyl) (TCIPP), fosfato de los tris (2-chloroethyl) (TCEP), y fosfato del ethylhexyldiphenyl 2 (EHDPHP) fueron utilizados para vigilar la presencia de PFRs en las aguas residuales que podrían ser útil en biomonitoring humano en un nivel de comunidad.

Biomarkers en el ciclo celular:

Los biomarkers de la proteína han demostrado tener mucho valores en la detección temprana de la tensión y de la muerte de la célula.

Usando la espectrometría cromatografía-múltiple líquida de la supervisión-masa de la reacción (LC-MRM-MS), Albrecht y sus personas tradujeron y verificaron seis proteínas, a saber la deshidrogenasa de glycerol-3-phosphate (GPDH), galectin-1 (LGALS1, peroxiredoxin 1 (PRDX1), transgelin-2 (TAGLN2), cofilin 1 (CFL1) y deshidrogenasa del malato (MDH), determinó de una variedad de células ovárica del hámster chino anterior (CHO-K1).

Este estudio confirmó la universalidad de marcadores en un modelo del incremento de la célula por las variedades de células cada vez mayor CHO-S, CHO-K1, y CHO-DG44 en culturas de la mezcla usando dos tipos de ambientes básicos. Usando establo los análogos isótopo-etiqueta del péptido y los anticuerpos monoclonales para la cuantificación aumentada de la proteína, un aumento marcado en concentraciones de la proteína fueron observados sobre un aumento en números muertos de la célula.

Esto indica el potencial de usar LC-MS en la selección de las proteínas del marcador de la viabilidad para entender diversos procesos biológicos.

Descubrimiento de los biomarkers para las amenazas globales de la salud:

Carbapenemase-produciendo los organismos (CPOs) que llevan genes del carbapenemase de la pulmonía (KPC) de la Klebsiella están continuando ser una amenaza global para la salud pública. Los científicos ahora están intentando desarrollar los métodos rápidos del ms para descubrir los péptidos trípticos en menos de 90 minutos.

Wang y otros empleó el método genoproteomic que combinó el análisis teórico del peptidome con LC-MS para seleccionar tres marcadores del péptido de la proteína de KPC que se puede descubrir exacto después de la digestión tríptica rápida. Un equipo cegador de la validación que comprendía de aislantes clínicos KPC-positivos y KPC-negativos validó más lejos la sensibilidad 100% y la especificidad de este método.

Oncología:

LC-MS se está utilizando extensamente en el campo de la oncología para predecir resultados del tratamiento después de quimioterapia, así como para la detección temprana de cánceres raros tales como adenocarcinoma del esófago. LC-MS también se ha utilizado para determinar las proteínas que se secretan en el carcinoma de células escamosas de la culata de cilindro, oral, y del cuello.

Ralhan y sus personas analizaban las células del tumor para los biomarkers potenciales empleando tecnologías proteomic y determinaron aproximadamente 140 proteínas únicas. Analizar el secretome de las células de cáncer de cabeza y cuello puede ayudar en predecir el pronóstico y la evaluación subsiguiente de la reacción a la terapia empleando como mínimo pruebas invasores.

Biotherapeutics:

Recientemente, el híbrido LC-MS se ha utilizado para analizar biomarkers y biotherapeutics en donde el immunoaffinity obligatorio líquido (LBA) se combina con LC-MS. LBA ayuda en el enriquecimiento o selectivamente el aislamiento del analito del interés y ha encontrado el uso en muchas áreas biotherapeutic tales como terapéutica del ARN de mensajero, conjugaciones de la onda portadora, conjugaciones de la anticuerpo-droga, anticuerpos monoclonales, y así sucesivamente.

Descubrimiento de los péptidos del candidato:

LC-MS también ha sido utilizado por Longuespee R., y otros para ayudar en la identificación segura de los péptidos proteolíticos que fueron obtenidos de proyección de imagen matriz-ayudada de la desorción/de la ionización (MALDI) del laser. El estudio también demostró una reducción décupla en el número de especie de m/z obtenida por proyección de imagen de MALDI usando LC-MS en la combinación. Esto prueba el potencial de LC-MS en el descubrimiento de los péptidos del candidato con la confirmación adicional con revista de literatura y análisis immunohistochemical.

Fuente:

  • Wang H y otros (2016). El impacto clínico de avances recientes en LC-MS para el descubrimiento y la verificación del biomarker del cáncer. Rev experto Proteomics. DOI: 10.1586/14789450.2016.1122529
  • Sikorski T. Considerations para desarrollar y validar un análisis del biomarker de LC-MS usando la aproximación sustituta del péptido. Llegado hasta el 20 de octubre de 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 y otros (2012). Biomarkers del esófago del metabilito del cáncer descubiertos por métodos de LC-MS y del RMN. PLoS uno. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030181
  • Collins mA, y otros (2015). El análisis Escritura de la etiqueta-Libre de LC-MS/MS Proteomic del líquido cerebroespinal determina la proteína/cambios del camino y los Biomarkers del candidato para la esclerosis lateral amiotrófica. J. Proteome Res. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.5b00804
  • Isaksoon A y otros (2017). Método de la Alto-Producción LC-MS/MS para la determinación del Biomarker Phosphatidylethanol del uso del alcohol en muestras clínicas por medio de un Procedimiento-Preanalytical automatizado simple de la extracción y de condiciones analíticas. Asociación americana para la química clínica. DOI: 10.1373/jalm.2017.024828
  • Khami milímetro y otros (2017). Revelado de un método validado del LC MS/MS para la cuantificación de 19 biomarkers urinarios potenciales endógenos de asthma/COPD. Acta de Analytica Chimica. https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.08.007
  • Sido F y otros (2017. Análisis Cromatografía-En tándem líquido de la espectrometría de masa de Biomarkers de la exposición a los retardadores de la llama del fósforo en las aguas residuales para vigilar la exposición a nivel comunitario. Quím. anal https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b02705
  • Albrecht S y otros (2018). La supervisión múltiple de la reacción apuntó el análisis de LC-MS de las proteínas potenciales del marcador de la muerte celular para el mando creciente del bioprocedimiento. Bioanal anal quím. DOI: 10.1007/s00216-018-1029-3.
  • Wang H y otros (2017). Marcadores del péptido para la detección rápida de KPC Carbapenemase por partes científicos de LC-MS/MS. DOI: 10.1038/s41598-017-02749-2
  • Ralhan R y otros (2011). Identificación de las proteínas secretadas por variedades de células del cáncer de cabeza y cuello usando el ‐ MS/MS del LC: Estrategia para el descubrimiento de los biomarkers serológicos del candidato. Proteomics. https://doi.org/10.1002/pmic.201000186
  • Yuan M y otros (2019). Cromatografía/espectrometría de masa obligatorias del Immunoaffinity-Líquido del Ligand híbrido para Biotherapeutics y la cuantificación del Biomarker: ¿Cómo desarrollar un método del híbrido LBA-LC-MS/MS para una proteína? Prensa beta de la ciencia. DOI: 10.17145/rss.19.005. (ISSN 2589-1677)
  • Longuespee R y otros (2018). La identificación de los péptidos proteolíticos de la proyección de imagen de MALDI usando ‐ del ‐ MS/MS del LC basó datos del descubrimiento del Biomarker: Una prueba del concepto. Usos clínicos 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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