Real Time analýza dechu pomocí SUPER-SESI-HRMS

03.05.2019

Základní metody klinické diagnózy (analýza krve, moči atd.) patří dnes právem k neodmyslitelným úkonům lékařského vyšetření. Analýza složek dechu byla několik let přehlížena z důvodu absence techniky pokrývající nedokonalou manipulaci a přílišnou variaci v procesu odběru vzorku napříč různými typy pacientů (kojenci, lidé trpící akutním plicním onemocněním atd.).

Spojení inovativního iontového zdroje na bázi sekundární ionizace elektrosprejem (SESI) a hmotnostního spektrometru se schopností pracovat ve vysokém rozlišení ( Q Exactive™ Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap™ Mass Spectrometer ) výše zmíněné bariéry boří.

Dedikovaný software nejprve rozpozná exhalační a inhalační fázi na základě růstu, respektive poklesu, TIC signálu. Tyto data jsou následně reprocesována. Výsledkem je centroidní spektrum šumu (kalkulováno z inhalační oblasti TICu) a spektrum analytů dechu (kalkulováno z exhalační části TICu), viz Obr.1. Limit intenzity signálu je nastaven na 10x3, čímž dochází k eliminaci signálu nestabilních molekul. V tomto režimu byl systém schopen detekovat 8000 píků v exhalační, respektive 2000 píků v inhalační fázi.

Obr. 1 – Total Ion Current (TIC) záznam exhalační a inhalační fáze. Pro ilustraci je zde znázorněn také signál 4-hydroxy-2-hexadekanalu, jakožto nízko těkavé molekuly (A). Reprocesované centroidní spektrum šumu z inhalační fáze a výsledného signálu z exhalační fáze (B)

Již za velmi krátkou dobu testování se podařilo úspěšně detekovat až 44 biomarkerů COPD (Chronic obstructive pulmonary disease ; Chronická obstrukční plicní nemoc ). Z diagnostického hlediska se zatím jeví nejvýznamněji kyselina 2-hydroxybutanová, viz Obr. 2.

Obr. 2 – Real-time monitorování 2-hydroxybutanové kyseliny v případě pacienta trpícího COPD (vpravo) a zdravé kontroly (vlevo)

V neposlední řadě bylo v dechu pacientů identifikováno několik molekul tryptofanového metabolismu, u nichž především L-Kyneurine patří k důležitým biomarkerům neuredegenerativních a neurozánětlivých onemocnění, viz Obr.3.

Obr. 3 – List metabolitů tryptofanové dráhy identifikovaných v dechu pacientů pomocí SESI-HRMS

Na základě těchto poznatků a řady inovací v samotné SESI instrumentaci za poslední roky je tento setup zcela jistě něčím, co může společně s konvenčními diagnostickými metodami velmi přispět k diagnóze a lepší léčbě nejen plicních onemocnění.

Pro více informací nás neváhejte kontaktovat: bucek@pragolab.cz

• Translating secondary electrospray ionization–high-resolution mass
• Real-time mass spectrometric identification of metabolites characteristic
• Breath Analysis in real time