Analýza dychu v reálnom čase (Real Time) pomocou SUPER-SESI-HRMS

03.05.2019

Základné metódy klinickej diagnózy (analýza krvi, moču atď.) patrí dnes právom k neodmysliteľným úkonom lekárskeho vyšetrenia. Analýza zložiek dychu bola niekoľko rokov prehliadaná z dôvodu absencie techniky pokrývajúce nedokonalú manipuláciu a prílišnú variáciu v procese odberu vzorky naprieč rôznymi typmi pacientov (dojčatá, ľudia trpiaci akútnym pľúcnym ochorením atď.).

Spojenie inovatívneho iónového zdroja na báze sekundárnej ionizácie elektrosprejom (SESI) a hmotnostného spektrometra so schopnosťou pracovať vo vysokom rozlíšení (Q Exactive™ Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap™ Mass Spectrometer) vyššie zmienené bariéry rúca.

Dedikovaný softvér najprv rozpozná exhalačnú a inhalačnú fázu na základe rastu, respektíve poklesu, Total Ion Current (TIC) signálu. Tieto dáta sú následne podrobené analýze. Výsledkom je centroidné spektrum šumu (kalkulované z inhalačnej oblasti TICu) a spektrum analytov dychu (kalkulované z exhalačnej časti TICu), viď Obr. 1. Limit intenzity signálu je nastavený na 10x3, čím dochádza k eliminácii signálu nestabilných molekúl. V tomto režime bol systém schopný detegovať 8000 píkov v exhalačnej, respektíve 2000 píkov v inhalačnej fáze.

Obr. 1: Total Ion Current (TIC) záznam exhalačnej a inhalačnej fázy. Pre ilustráciu je tu znázornený tiež signál 4-hydroxy-2-hexadekanalu, ako nízko prchavé molekuly (A). Centroidné spektrum šumu z inhalačnej fázy a výsledného signálu z exhalačnej fázy (B)

Obr. 1 - Total Ion Current (TIC) záznam exhalačnej a inhalačnej fázy. Pre ilustráciu je tu znázornený tiež signál 4-hydroxy-2-hexadekanalu, ako nízko prchavé molekuly (A). Centroidné spektrum šumu z inhalačnej fázy a výsledného signálu z exhalačnej fázy (B)

Už za veľmi krátku dobu testovania sa podarilo úspešne detegovať až 44 biomarkerov COPD (Chronic obstructive pulmonary disease; chronická obštrukčná choroba pľúc). Z diagnostického hľadiska sa zatiaľ javí najvýznamnejšie kyselina 2-hydroxybutánová, viď Obr. 2.

Obr. 2: Real-time monitorovanie 2-hydroxybutánovej kyseliny v prípade pacienta trpiaceho COPD (vpravo) a zdravé kontroly (vľavo)

Obr. 2 – Real-time monitorovanie 2-hydroxybutánovej kyseliny v prípade pacienta trpiaceho COPD (vpravo) a zdravé kontroly (vľavo)

V neposlednom rade bolo v dychu pacientov identifikovaných niekoľko molekúl tryptofánového metabolizmu, pri ktorých predovšetkým L-Kyneurin patrí k dôležitým biomarkerom neurodegeneratívnych a neurozápalových ochorení, viď Obr. 3.

Obr. 3: Zoznam metabolitov tryptofánovej dráhy identifikovaných v dychu pacientov pomocou SESI-HRMS

Obr. 3 – Zoznam metabolitov tryptofánovej dráhy identifikovaných v dychu pacientov pomocou SESI-HRMS

Na základe týchto poznatkov a série inovácií v samotnej SESI inštrumentácii za posledné roky je toto usporiadanie celkom iste niečím, čo môže spolu s konvenčnými diagnostickými metódami veľmi prispieť k diagnóze a lepšej liečbe nielen pľúcnych ochorení.

Pre viac informácií nás neváhajte kontaktovať: dankova@pragolab.sk

Zdroje: