Orbitální pasti v klinické analýze

Podle Americké asociace klinické chemie vidí asi 40 % vedoucích pracovníků laboratoří zabývajícími se rutinními analýzami tělních tekutin pro diagnostické a terapeutické účely hmotnostní spektrometrii jako hlavní platformu budoucnosti. Současná realita je však taková, že drtivá většina (a odborníci předpokládají, že je tomu ve více jak 99 % případů) analýz v rutinní klinické praxi je založena na imunochemických reakcích, jejichž užitečnost je po právu nepopiratelná. LCMS technika však může nabídnout vyšší specificitu a zvýšit tak věrohodnost kvantitativních výstupů ruku v ruce se značnou flexibilitou, co se analyzovaných typů látek týče (cílená analýza). A pokroku se bránit nikdo nechce.

Obr. 1: LCMS aparatury Thermo Scientific na bázi trojitých kvadrupólů s označením Medical Devices (MD) pro In Vitro Diagnostiku (IVD)

Absolutně jiná situace se ustavila v klinickém výzkumu, jež je principiálně založen na hledání biomarkerů a tedy necílené analýze označované jako multi-omics platforma (metabolomika, proteomika, lipidomika, apod.), kde se bez hmotnostní spektrometrie LCMS neobejdeme, navíc s oblibou využíváme vysoké rozlišení orbitálních pastí doplněné o značnou stabilitu hmot, rychlé přepínání polarity a kombinaci akvizičních módů.

Obr. 2: schéma využití orbitálních pastí v klinickém výzkumu při hledání biomarkerů

Obr. 3: tři základní důležité oblasti doplňující měření na orbitální pasti nutné k úspěšné necílené analýze v klinické praxi

Pro úspěšnou necílenou analýzu v klinické praxi je vhodné, ne-li nutné, doplnit workflow o vhodnou přípravu vzorků, předřadit separační techniku a zpracovat či vizualizovat výsledky vlastního měření. Zajímavý zástupce z oblasti přípravy vzorků paper spray našel komerční využití pod značkou VeriSpray. Kapka krve je nanesena na speciální papír zastřižený do špičky, na jehož konce je definovaně vloženo napětí tak, že analyty z krve se ionizují a sprejují směrem ke vstupu do hmotnostního spektrometru – jednoduché, praktické, rychlé.

Obr. 4: komerčně dostupná technika paper spray pro klinické využití analýzy kapky krve

Obr. 5: iontová mobilita FAIMS jakožto ortogonální separační technika k chromatografickým separacím

Pro odhalení biomarkeru schovaného jako jehla v kupce sena mezi mnoha tisící jinými přítomnými látkami na rozličných úrovních se nabízí vedle chromatografické separace použít další, nejlépe ortogonální techniku separace, kterou může být iontová mobilita FAIMS (field asymmetric-waveform ion-mobility spektrometry) umístěna za ambientního tlaku za iontovým zdrojem. Koeluované látky pak mají šanci být následně rozděleny, čímž se sníží pravděpodobnost „přehlédnutí“.

Obr. 6: schéma pokročilých automatizovaných technik akvizice AcquireX a Met-IQ

Pro maximální stupeň charakterizace potenciálního biomarkeru se vedle přesně určeného elementárního složení vyvozeného z vysoce rozlišeného hmotnostního spektra doplňuje MS/MS či MS vyššího stupně fragmentace. Aby se zbytečně nefragmentovaly látky z pozadí či blanku, využívá se automatizovaná utilita AcquireX, která tyto mateřské ionty vyloučí z následných operací. Nástroj Met-IQ pomáhá taktéž v reálném čase s automatizovaným rozhodováním, kdy se v drahoceném čase zabývat či nezabývat následnou fragmentací. Met-IQ kontinuálně srovnává MS/MS spektra přítomných analytů s metabolizovanou látkou a v případě podobnosti dá pokyn k vyššímu stupni fragmentace MS³.

Všechny tyto nástroje mohou přispět k efektivním diagnostickým a terapeutickým přístupům v klinické praxi a zvýšit tak kvalitu našich životů.