Vědci ze skupiny McCullagh na ministerstvu chemie Oxfordské univerzity zveřejnili inovativní metodu v Přírodní protokoly Dnes (22. srpna), která poskytuje komplexní analýzu metabolitů nalezených v buňkách, tkáních a biofluidech.
Nová metoda poskytuje krokovou změnu schopnosti pro analýzu vysoce polárních a iontových metabolitů. Inovace pochází z použití chromatografie aniontoměnitosti spojené s hmotnostní spektrometrií (AEC-MS), aby byla splněna dlouhodobě potřeba zlepšit rozsáhlou analýzu vysoce polárních a iontových metabolitů, které řídí primární metabolické dráhy a procesy v buňkách.
Chromatografie s iontoměnitou byla používána generacemi chemiků od 70. let, ale historicky bylo velmi obtížné spojit přímo na hmotnostní spektrometrii, na rozdíl od jiných typů chromatografie. Nová metoda používá elektrolytickou iontovou potlačení, která spojuje vysoce výkonný chromatografický systém iontoměnitosti přímo s hmotnostní spektrometrií, inovace, která zlepšuje molekulární specificitu a selektivitu. To vedlo k novým aplikacím, které byly nedávno přezkoumány skupinou McCullagh (Ngere et al., Anální. Chem., 2023). Nová metoda je navržena pro metabolomické aplikace, které zahrnují rozsáhlou analýzu metabolitů v biologických vzorcích.
Rachel Williams, D. Phil. Student ve skupině McCullagh, jejíž výzkum se zaměřuje na vývoj chromatografické spektrometrie chromatografie s iontovou výměnou, řekl, řekl, „Chromatografie pro výměnu iontového výměny nabízí mechanismus retence a eluce, který je pro metabolomiku nový a ukazuje se jako silné řešení pro dlouhodobé analytické výzvy v terénu.“
Metabolomika, je jednou z několika technologií „omics“, které zahrnují genomika a proteomikaNabízí silný kombinatoriální přístup k komplexní analýze molekulárních systémů v buňkách, tkáních a celých organismech. Změny v hladinách metabolitů jsou citlivé biomarkery pro specifická onemocnění, stravy, nutriční stavy, ošetření a chemické expozice a metabolomika poskytuje nástroj pro objevování těchto molekulárních změn. Lze jej použít na výzkumné otázky v mnoha oborech, včetně biologické chemie, molekulární biologie, molekulární medicíny, farmakologie a environmentální vědy.
Nový protokol AEC-MS byl použit v několika výzkumných studiích, včetně spolupráce s Kennedy Institute v Oxfordu, aby prozkoumal, jak střevo mikrobiom využívá energetické substráty. To vedlo k objevu, že energetický substrát produktem odvozený od mikrobiomu se nachází v oběhu a může pomoci posílit imunitní odpověď hostitele (Schulthess et al., Imunita, 2019).
V jiné studii byl použit ke zkoumání metabolismu u diabetických pankreatických β-buněk. Zjistili jsme, že aktivita GAPDH a PDH (enzymy zapojené do produkce ATP z glukózy) byla inhibována, když se hladiny glukózy zvýšily, což vedlo k akumulaci meziproduktů meziproduktů, které způsobily změny v expresi genu včetně narušeného sekrece inzulínu a glykogenu (Haythorne (Haythorne (Haythorne (Haythorne et al., Nat. Comms., 2023).
Profesor James McCullagh (Katedra chemie, University of Oxford), který vedl projekt, řekl: „Vývoj nového metabolomického protokolu je velmi vzrušující, rozšiřuje schopnost stávajících aplikací, ale také nám umožňuje prozkoumat a vyvíjet nové aplikace: V naší laboratoři nyní aplikujeme protokol v několika výzkumných oblastech, včetně zkoumání metabolismu střevního mikrobiomu, jak antimikrobiální rezistence ovlivňuje bakteriální metabolismus a při objevování biomarkerů.“
Zdroj:
Reference časopisu:
Williams, R., et al. (2025). Metabolomika využívající hmotnostní spektrometrii chromatografie aniontu pro analýzu buněk, tkání a biofluidů. Přírodní protokoly. doi.org/10.1038/S41596-025-01222-Z.
