ในเส้นทางการทำความเข้าใจชีววิทยาในระดับโมเลกุล เมทาโบโลมิกส์ (Metabolomics) ถือเป็นรากฐานสำคัญของระบบชีววิทยา (Systems Biology) ซึ่งช่วยเปิดเผยให้เห็นว่าร่างกายตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม สิ่งแวดล้อม และลักษณะอย่างไร ผ่านการวิเคราะห์สารโมเลกุลขนาดเล็กอย่างครอบคลุม
ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา ยีสต์ (Saccharomyces cerevisiae) ถูกใช้เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่สำคัญ ไม่ว่าจะในกระบวนการผลิตไวน์ การผลิตไบโอเอทานอล หรือเป็นแพลตฟอร์มสำหรับวิศวกรรมชีวภาพในระดับอุตสาหกรรม แต่เพื่อให้บรรลุประโยชน์สูงสุดจากระบบที่ผ่านกระบวนการเมตาบอลิซึม นักวิจัยจำเป็นต้องใช้เครื่องมือวิเคราะห์ที่ แม่นยำ ครอบคลุม และละเอียดสูง เพื่อจำแนกความหลากหลายของเมแทบอไลต์ในตัวอย่างที่มีความซับซ้อนสูง
นี่คือจุดที่ LECO Pegasus® HRT 4D เข้ามามีบทบาท — แพลตฟอร์มที่ผสานเทคนิค โครมาโทกราฟีแก๊สแบบสองมิติ (GC×GC) เข้ากับ แมสสเปกโตรเมตรีแบบไทม์ออฟไลท์ความละเอียดสูง (HRTOF-MS) ซึ่งช่วยยกระดับความละเอียดในการแยกสารและความชัดเจนของสเปกตรัมอย่างมาก เพิ่มความมั่นใจในการระบุสารให้กับนักวิจัยแนวหน้าด้านการค้นพบเมแทบอไลต์
การวิเคราะห์โปรไฟล์เมแทบอไลต์จากยีสต์
จากงานวิจัยที่นำเสนอในเอกสารแอปพลิเคชันโน้ตล่าสุดของ LECO นักวิจัยได้ใช้ระบบ Pegasus HRT 4D เพื่อวิเคราะห์เมแทบอไลต์จากตัวอย่างยีสต์ออโตไลเสต (Yeast Autolysate) โดยการเตรียมสารสกัดยีสต์ 2 ตัวอย่าง โดยเติมสารมาตรฐานภายใน (Internal Standard Mix) ที่ประกอบด้วยสารแทนที่ไอโซโทปดีเทอเรียม (Deuterated) และคาร์บอน-13 (13C) ตัวอย่างถูกทำปฏิกิริยาอนุพันธ์ (Derivatization) 2 ขั้นตอน ได้แก่ เมทอกซิเมชัน (Methoximation) และ ไซลีเลชัน (Sialylation) ก่อนฉีดเข้าสู่ระบบ GC ทั้งในโหมด GC 1 มิติ และ GC 2 มิติ ร่วมกับการใช้การไอออไนเซชันด้วยอิเล็กตรอน (EI) และ การไอออไนเซชันทางเคมี (CI) สามารถระบุสารประกอบได้อย่างแม่นยำในระดับความคลาดเคลื่อนต่ำกว่า ppm การประมวลผลสัญญาณพีคและการแยกสัญญาณซ้อน (Deconvolution) ด้วยซอฟต์แวร์ ChromaTOF® ทำให้สามารถตรวจพบเมแทบอไลต์อนุพันธ์จากสารหลายกลุ่ม เช่น Acids, Diacids, กรดอะมิโน น้ำตาล เบส นิวคลีโอไซด์ และนิวคลีโอไทด์
ตัวอย่างสารประกอบที่พบในยีสต์ออโตไลเสท (Yeast Autolysate)
Key Findings
- ความแม่นยำของการจับคู่สเปกตรัมที่เพิ่มขึ้น (Spectral Similarity Enhancement):
การเก็บข้อมูลด้วย GC×GC ช่วยเพิ่มคะแนนการจับคู่กับฐานข้อมูล (Library Match Scores) ได้อย่างชัดเจน
ตารางเปรียบเทียบคะแนนความคล้ายคลึงทางสเปกตรัม (Similarity) ที่ได้จากการเก็บข้อมูลด้วย GC กับ GCxGC-HRT ของสารสกัดยีสต์เบเกอร์ สเปกตรัมที่สะอาดกว่าที่ได้จาก GCxGC ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อคะแนนความคล้ายคลึงของ library
- ความแม่นยำของมวลสูง (High Mass Accuracy):
ตรวจพบไอออนโมเลกุลและชิ้นส่วนไอออน (Fragment Ions) ด้วยความแม่นยำสูง โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนของมวล (mass error) เฉลี่ยน้อยกว่า 1 ppm สำหรับชุดสเปกตรัมของกรดอะมิโนทั้งชนิดปกติและชนิดติดไอโซโทป - ความสามารถในการแยกพีคและความชัดเจนที่ดียิ่งขึ้น (Improved Peak Capacity and Clarity):
เทคโนโลยี High Resolution Deconvolution® (HRD®) ของระบบช่วยให้สามารถระบุสารเมแทบอไลต์ทั้งปกติและติดไอโซโทปที่ออกมาพร้อมกัน (Coeluting) ได้อย่างมั่นใจ และแยกความแตกต่างได้ชัดเจนแม้ในตัวอย่างผสมที่ซับซ้อน
A) XIC B) Peak True Mass Spectrum for Native Tryptophan (3TMS) C) NIST Library Mass Spectrum—Tryptophan (3TMS)
เครื่องมือค้นพบขั้นสูงสุดสำหรับงานวิจัยเมทาโบโลมิกส์
สมรรถนะอันโดดเด่นของแพลตฟอร์มอันเกิดจากความสามารถของ LECO ในการผสานความเร็วในการเก็บข้อมูลสูง (สูงสุด 200 สเปกตรัมต่อวินาทีในโหมด GC×GC) เข้ากับการตรวจวัดมวลที่แม่นยำ และการประมวลผลข้อมูลที่ใช้งานง่ายผ่านซอฟต์แวร์ ChromaTOF ทั้งหมดรวมอยู่ในเวิร์กโฟลว์เดียวที่มีประสิทธิภาพ
ระบบ Pegasus HRT 4D มอบความละเอียด ความแม่นยำ และความยืดหยุ่นในการเลือกวิธีไอออไนเซชันที่นักวิจัยต้องการ เพื่อถอดรหัสลายเซ็นทางเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตได้อย่างมั่นใจ ไม่ว่าคุณจะศึกษาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรค (Disease Biomarkers) วิเคราะห์ผลของการดัดแปลงพันธุกรรม หรือปรับกระบวนการหมักให้เหมาะสม การแยกด้วย GC×GC ร่วมกับ HRAM TOFMS จะให้ข้อได้เปรียบอย่างชัดเจนในงานเมทาโบโลมิกส์แบบไม่กำหนดเป้าหมาย (Non-targeted Metabolomics)
ด้วยเครื่องมืออย่าง Pegasus GC-HRT 4D เวิร์กโฟลว์การค้นพบเมแทบอไลต์จึงไม่ซับซ้อนและใช้เวลาน้อยลงอย่างมาก หากคุณต้องการอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษาการจำแนกเมแทบอไลต์ในยีสต์ สามารถคลิกดูเอกสารแอปพลิเคชันโน้ตของเรา และหากสนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Pegasus GC-HRT 4D และความสามารถทั้งหมดในงานเมทาโบโลมิกส์ สามารถรับชม Webinar ล่าสุดของเราได้