Orbitálne pasce v klinickej analýze

Podľa Americkej asociácie klinickej chémie asi 40% vedúcich pracovníkov laboratórií zaoberajúcimi sa rutinnými analýzami telesných tekutín pre diagnostické a terapeutické účely vidí hmotnostnú spektrometriu ako hlavnú platformu budúcnosti. Súčasná realita je však taká, že drvivá väčšina (a odborníci predpokladajú, že až 99%) analýz v rutinnej klinickej praxi je založená na imunochemických reakciách, ktorých užitočnosť je nepopierateľná. LCMS technika však môže ponúknuť vyššiu špecifickosť a zvýšiť tak dôveryhodnosť kvantitatívnych výstupov ruka v ruke so značnou flexibilitou, čo sa analyzovaných typov látok týka (cielená analýza). A pokroku sa brániť nikto nechce.

Obr. 1: LCMS aparatúry Thermo Scientific na báze trojitých kvadrupólov s označením Medical Devices (MD) pre In Vitro Diagnostiku (IVD)

Absolútne iná situácia sa ustanovila v klinickom výskume, ktorý je principiálne založený na hľadanie biomarkerov a teda na necielenej analýze označovanej ako multi-omics platforma (metabolomika, proteomika, lipidomika, apod.), kde sa bez hmotnostnej spektrometrie LCMS nezaobídeme, navyše s obľubou využívame vysoké rozlíšenie orbitálnych pascí doplnené o značnú stabilitu hmôt, rýchle prepínanie polarity a kombinácie akvizičných módov.

Obr. 2: Schéma využitia orbitálnych pascí v klinickom výskume pri hľadaní biomarkerov

Obr. 3: Tri základné dôležité oblasti doplňujúce meranie na orbitálnej pasci, nutné k úspešnej necielenej analýze v klinickej praxi

Pre úspešnú necielenú analýzu v klinickej praxi je vhodné (ak nie nevyhnutné) doplniť workflow o vhodnú prípravu vzoriek, predradiť separačnú techniku a spracovať či vizualizovať výsledky vlastného merania. Zaujímavý zástupca z oblasti prípravy vzoriek „paper spray“ našiel komerčné využitie pod značkou VeriSpray. Kvapka krvi je nanesená na špeciálny papier zastrihnutý do špičky, na ktorého konce je vložené napätie tak, že analyty z krvi sa ionizujú a sprejujú smerom k vstupu do hmotnostného spektrometra - jednoduché, praktické, rýchle.

Obr. 4: Komerčne dostupná technika „paper spray“ pre klinické využitie analýzy kvapky krvi

Obr. 5: Iónová mobilita FAIMS ako ortogonálna separačná technika k chromatografickým separáciám

Pre odhalenie biomarkeru schovaného ako ihla v kope sena medzi tisícami inými prítomnými látkami na rozličných úrovniach sa ponúka popri chromatografickej separácie použiť ďalšiu, najlepšie ortogonálnu techniku separácie, ktorým môže byť iónová mobilita FAIMS (field asymmetric-waveform ion-mobility spectrometry) umiestnená za iónovým zdrojom. Koeluované látky potom majú šancu byť následne rozdelené, čím sa zníži pravdepodobnosť „prehliadnutia“.

Obr. 6: Schéma pokročilých automatizovaných techník akvizície AcquireX a Met-IQ

Pre maximálny stupeň charakterizácie potenciálneho biomarkeru sa vedľa presne určeného elementárneho zloženia vyvodeného z vysoko rozlišovacieho hmotnostného spektra dopĺňa MS/MS či MS vyššieho stupňa fragmentácie. Aby sa zbytočne nefragmentovali látky z pozadia či z blanku, využíva sa automatizovaná utilita AcquireX, ktorá tieto materské ióny vylúči z následných operácií. Nástroj Met-IQ pomáha taktiež v reálnom čase s automatizovaným rozhodovaním, kedy sa v drahocennom čase zaoberať či nezaoberať následnou fragmentáciou. Met-IQ kontinuálne porovnáva MS/MS spektrá prítomných analytov s metabolizovanou látkou a v prípade podobnosti dá pokyn k vyššiemu stupňu fragmentácie MS³.

Všetky tieto nástroje môžu prispieť k efektívnym diagnostickým a terapeutickým prístupom v klinickej praxi a zvýšiť tak kvalitu našich životov.