Quality control requirements for the correct annotation of lipidomics data.

10.1038/s41467-021-24984-yNature Communications121477

Structural analysis of organotin compounds using mass spectrometry with electrospray ionization

Práce se zabývá strukturní analýzou komplexních organocíničitých sloučenin pomocí MSn s důrazem na sloučeniny obsahující více atomů cínu.Katedra analytické chemieDokončená práce s úspěšnou obhajobo

Structural characterization of organometallic compounds using electrospray ionization mass spectrometry

Tato práce se zabývá strukturní charakterizací organokovových sloučenin se zaměřením na sloučeniny s polyizotopickým kovem. Pro většinu popisovaných experimentů v této práci byl použit hmotnostní spektrometr s elektrosprejovou ionizací a analyzátorem na principu iontové pasti, pomocí kterého byla získána hmotnostní spektra prvního řádu a tandemová hmotnostní spektra při snímání kladných i záporných iontů více než 250 organokovových sloučenin a následně studovány i fragmentární mechanismy. Pro srovnání a hlavně pro získání dalších informací (v případě experimentů tykajících se organokovových sloučenin s atomem niklu a germania a jejich komplexů s aminokyselinami) byl použit hmotnostní spektrometr s hybridním analyzátorem QqTOF. Vysoké rozlišení tohoto analyzátoru sloužilo pro potvrzení elementárního složení jednotlivých iontů.In this work, two independent electrospray mass spectrometers with different analyzers were used for performance of described experiments. Most of them was done using ion trap analyzer which was applied for the measurement of full scan positive-ion and negative-ion mass spectra on an ion trap analyzer, multistage mass spectra measurement and high mass accuracy experiment measurement.Katedra analytické chemieDokončená práce s úspěšnou obhajobo

ANALYSIS OF SULFATIDES IN BIOLOGICAL SAMPLES USING MALDI MASS SPECTROMETRY

Cílem této práce byla optimalizace a validace hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí a ionizací za účasti matrice v kombinaci s Orbitrap analyzátorem (MALDI-Orbitrap-MS) pro analýzu sulfatidů v biologických vzorcích (tkáně lidských ledvin a plasmy). Za pomocí vysoké správnosti určení m/z a měření tandemových spekter bylo ve studovaných vzorcích identifikováno více než sto sulfatidů obsahujících jednu až pět hexosylových jednotek. Následně byla provedena optimalizace a validace metody pro semikvantitativní měření. Optimalizovaná metoda byla finálně použita pro klinickou studii pacientů s renálním buněčným karcinomem (RCC), nejčastějším typem rakoviny ledvin.The aim of this work was the optimization and validation of matrix-assisted laser desorption/ionization coupled with Orbitrap mass spectrometry (MALDI-Orbitrap-MS) of sulfatides in selected biological samples (human kidney tissue and plasma). First, sulfatide species were identified using high mass accuracy full scan and tandem mass spectra. More than hundred sulfatides containing one to five hexosyl units were found in studied human samples based on the systematic study of their fragmentation behavior. Subsequently, the optimization and method validation for semiquantitative measurement was performed. Finally, optimized methodology was used for the clinical study of patients with renal cell carcinoma (RCC), as the most common type of kidney cancer

Identifikace gangliosidů v biologických vzorcích pomocí kapalinové chromatografie hydrofilních interakcí- hmotnostní spektrometrii.

The hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) coupled to a negative-ion electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) method has been developed for the identification of a wide range of gangliosides in biological samples. Gangliosides consist of a backbone of sphingoid base and a polar oligosaccharide chain containing at least one sialic acid. Gangliosides are extracted by chloroform-methanol-water mixture, where an upper aqueous layer containing gangliosides and other polar lipid subclasses is further purified by C18 solid-phase extraction. The optimization of chromatographic conditions includes the column selection, mobile-phase composition, pH value, buffer type, and concentration with the goal to achieve the best chromatographic resolution and MS sensitivity. The identification of gangliosides and other polar lipids is based on accurate m/z values of [M-H]- ions and fragment ions as well measured by high-resolution MS. The detailed interpretation of MS/MS spectra enables the generalization of fragmentation pathways, which is then used for the differentiation of a, b, and c series of gangliosides. The structural assignment is further confirmed by agreement with the predicted retention behavior in HILIC mode on the basis of the correlation among the ganglioside retention, the number of saccharide units, and their sequence. The final HILIC/ESI-MS/MS method is applied for the analysis of porcine brain, human kidney, lungs, plasma, and erythrocytes resulting in unambiguous identification of 145 ganglioside species from 19 subclasses, which represents the highest number of reported gangliosides. Moreover, 71 sulfatides and 59 polar phospholipids (phosphatidylserines, phosphatidylinositols, lysophosphatidylinositols, and phosphatidylglycerols) are detected within a 15 min run.Pro identifikaci široké škály gangliosidů v biologických vzorcích byla vyvinuta metoda založená na chromatografii hydrofilních interakcí (HILIC) ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií s ionizací elektrosprejem (ESI-MS/MS). Gangliosidy se skládají ze sfingoidové báze a polárního oligosacharidového řetězce obsahujícího alespoň jednu kyselinu sialovou. Gangliosidy se extrahují směsí chloroformu, methanolu a vody, přičemž horní vodná vrstva obsahující gangliosidy a jiné polární lipidové podtřídy se dále čistí extrakcí C18 v pevné fázi. Optimalizace chromatografických podmínek zahrnuje výběr kolony, složení mobilní fáze, hodnotu pH s cílem dosáhnout nejlepšího chromatografického rozlišení a citlivosti na MS. Identifikace gangliosidů a jiných polárních lipidů je založena na přesných m/z hodnotách iontů [M-H] a iontů fragmentů, měřených MS s vysokým rozlišením. Podrobná interpretace spektra MS/MS umožňuje zobecnění fragmentačních cest, které se pak používají pro diferenciaci gangliosidů řady a, b, c. Strukturní zařazení je dále potvrzeno předpokládaným retenčním chováním v režimu HILIC na základě korelace mezi retencí gangliosidů, počtem sacharidových jednotek a jejich sekvencí. Pro analýzu byly použity vzorky prasečího mozku, lidských ledvin, plic, plazmy a erytrocytů. Použitá metoda HILIC/ESI-MS/MS vede k jednoznačné identifikaci 145 druhů gangliosidů z 19 podtříd, což představuje nejvyšší počet zaznamenaných gangliosidů. Kromě toho bylo v průběhu 15 minut zjištěno 71 sulfatidů a 59 polárních fosfolipidů (fosfatidylserinů, fosfatidylinositolů, lysofosfatidylinositolů a fosfatidylglycerolů)

Validace lipidomické analýzy lidské plazmy a séra pomocí superkritické fluidní chromatografie - hmotnostní spektrometrie a kapalinová chromatografie s hydrofilní interakcí - hmotnostní spektrometrie

Ultrahigh-performance supercritical fluid chromatography-mass spectrometry (UHPSFC/MS) has a great potential for the high-throughput lipidomic quantitation of biological samples; therefore, the full optimization and method validation of UHPSFC/MS is compared here with ultrahigh-performance liquid chromatography-mass spectrometry (UHPLC/MS) in hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) mode as the second powerful technique for the lipid class separation. First, the performance of six common extraction protocols is investigated, where the Folch procedure yields the best results with regard to recovery rate, matrix effect, and precision. Then, the full optimization and analytical validation for eight lipid classes using UHPSFC/MS and HILIC-UHPLC/MS methods are performed for the same sample set and applied for the lipidomic characterization of pooled samples of human plasma, human serum, and NIST SRM 1950 human plasma. The choice of appropriate internal standards (IS) for individual lipid classes has a key importance for reliable quantitative workflows illustrated by the selectivity while validation and the calculation of the quantitation error using multiple internal standards per lipid class. Validation results confirm the applicability of both methods, but UHPSFC/MS provides some distinct advantages, such as the successful separation of both non-polar and polar lipid classes unlike to HILIC-UHPLC/MS, shorter total run times (8 vs. 10.5 min), and slightly higher robustness. Various types of correlations between methods (UHPSFC/MS and HILIC-UHPLC/MS), biological material (plasma and serum), IS (laboratory and commercially mixtures), and literature data on the standard reference material show the intra- and inter-laboratory comparison in the quantitation of lipid species from eight lipid classes, the concentration differences in serum and plasma as well as the applicability of non-commercially available internal standard mixtures for lipid quantitation.Vysokoúčinná superkritická fluidní chromatografie-hmotnostní spektrometrie (UHPSFC / MS) má velký potenciál pro vysokoúčinnou lipidomickou kvantifikaci biologických vzorků; proto je zde úplná optimalizace a validace metody UHPSFC / MS srovnávána s ultravysokoúčinnou kapalinovou chromatografií-hmotnostní spektrometrií (UHPLC / MS) v režimu hydrofilní interakční kapalinové chromatografie (HILIC) jako druhé výkonné techniky pro separaci lipidových tříd. Nejprve se zkoumá účinnost šesti běžných extrakčních protokolů, kde Folchova metoda přináší nejlepší výsledky s ohledem na míru obnovy, maticový efekt a přesnost. Poté se provede úplná optimalizace a analytická validace pro osm lipidových tříd pomocí metod UHPSFC / MS a HILIC-UHPLC / MS pro stejnou sadu vzorků a použije se pro lipidomickou charakterizaci shromážděných vzorků lidské plazmy, lidského séra a NIST SRM 1950 lidská plazma. Volba vhodných interních standardů (IS) pro jednotlivé lipidové třídy má klíčový význam pro spolehlivé kvantitativní pracovní toky ilustrované selektivitou při validaci a výpočtem kvantifikační chyby s použitím více interních standardů na lipidovou třídu. Výsledky validace potvrzují použitelnost obou metod, ale UHPSFC / MS poskytuje některé výrazné výhody, jako je úspěšná separace nepolárních a polárních lipidových tříd na rozdíl od HILIC-UHPLC / MS, kratší celkové doby běhu (8 vs. 10,5 min ) a mírně vyšší robustnost. Různé typy korelací mezi metodami (UHPSFC / MS a HILIC-UHPLC / MS), biologickým materiálem (plazma a sérum), IS (laboratorní a komerčně dostupné směsi) a literárními údaji o standardním referenčním materiálu ukazují intra- a mezilaboratorní srovnání v kvantifikaci lipidových druhů z osmi lipidových tříd, rozdíly v koncentraci v séru a plazmě, jakož i použitelnost nekomerčně dostupných směsí vnitřních standardů pro kvantifikaci lipidů

LIPIDOMIC ANALYSIS OF BIOLOGICAL SAMPLES USING DIRECT- INFUSION MASS SPECTROMETRY

Lipidomic analysis of biological samples in clinical research represents a challenging task due to the extreme complexity of samples and their large number. One of the ways to get complex information on the composition of sample is to use direct infusion mass spectrometry (DI-MS). The DI-MS technique was used to measure plasma samples of patients with renal cancer and healthy volunteers.Lipidomická analýza biologických vzorků v klinickém výzkumu představuje náročný úkol, který je dán vysokou komplexností a velkým počtem zpracovávaných vzorků. Jednou z možností, jak získat komplexní informace o složení vzorku je použití přímé infuze spojené s hmotnostní spektrometrií (DI-MS). Technika DI-MS byla použita pro měření vzorků plazmy pacientů s rakovinou ledvin a zdravých dobrovolníků

HILIC / MS analysis of gangliosides in biological samples

Gangliosidy jsou třída lipidů obsahující ceramid na kterém jsou navázány cukerné jednotky a alespoň jedna kyselina sialová. Tyto lipidy jsou hojně zastoupeny v centrální nervové soustavě a hrají v buňkách důležitou roli v mnoha fyziologických procesech, jako je kontrola paměti, buněčná signalizace, ochrana neuronů nebo apoptóza. Gangliosidy jsou extrahovány pomocí směsi chloroform, methanol a voda. Vodná fáze obsahující gangliosidy je následně přečištěna na C18 kolonkách. Přečištění se provádí pro odstranění solí. Hlavním cílem této práce je vyvinutí spolehlivé metody pro analýzu gangliosidů. Metoda je založena na HILIC separaci ve spojení s ESI-MS. Vyvinutá HILIC/ESI-MS metoda je aplikována na analýzu lidských ledvin, plic, plasmy, erythrocytů a prasečího mozku.Gangliosides are a lipid class containing a backbone of sphingoid bases and polar saccharide chains with at least one sialic acid. These lipids are abundant in the central nervous system and play important roles in many physiological processes in cells, such as memory control, cell signaling, neuronal recovery, neuronal protection or apoptosis. Gangliosides are extracted using chloroform, methanol and water, where aqueous phase containing gangliosides is further purified on C18 solid-phase extraction column to remove undesired salts. The purpose of this study is the development of a reliable analytical method for the ganglioside analysis based on the hydrophilic interaction liquid chromatography coupled to negative-ion electrospray ionization mass spectrometry (HILIC/ESI-MS). The developed HILIC/ESI-MS method is applied for the lipidomic analysis of human kidney, lungs, plasma, urine, erythrocytes and porcine brain

Reversed phase UHPLC/ESI-MS determination of oxylipins in human plasma: a case study of female breast cancer

The ultrahigh-performance liquid chromatography-mass spectrometry (UHPLC/MS) method was optimized and validated for the determination of oxylipins in human plasma using the targeted approach with selected reaction monitoring (SRM) in the negative-ion electrospray ionization (ESI) mode. Reversed phase UHPLC separation on an octadecylsilica column enabled the analysis of 63 oxylipins including numerous isomeric species within 12-min run time. The method was validated (calibration curve, linearity, limit of detection, limit of quantification, carry-over, precision, accuracy, recovery rate, and matrix effect) and applied to 40 human female plasma samples from breast cancer patients and age-matched healthy volunteers (control). Thirty-six oxylipins were detected in human plasma with concentrations above the limit of detection, and 21 of them were quantified with concentrations above the limit of quantitation. The concentrations determined in healthy controls are in a good agreement with previously reported data on human plasma. Quantitative data were statistically evaluated by multivariate data analysis (MDA) methods including principal component analysis (PCA) and orthogonal partial least square discriminant analysis (OPLS-DA). S-plot and box plots showed that 13-HODE, 9-HODE, 13-HOTrE, 9-HOTrE, and 12-HHTrE were the most upregulated oxylipin species in plasma of breast cancer patients. © 2019, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature.ERC CZ project - Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic [LL1302