Addressing Analytical Challenges in Global Metabolomics: Application of Isotope-labeled Internal Standards for Quality Assurance
Bachelor thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3135095Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Global metabolomikk er en omfattende analytisk tilnærming som er designet for å identifisere alle metabolitter i en biologiske prøve. Metoden er verdifull i klinisk diagnostikk, men den manglende spesifisiteten er en utfordring ved kvalitetssikring av testresultater. Det er spesielt vanskelig å bekrefte om observerte variasjoner i endogene signaler skyldes ekte biologiske variasjoner, eller analytiske problemer.
Denne studien undersøker om isotopmerkede internstandarder (ILIS) kan brukes for å forbedre kvalitetssikringen i globale analyser. Målet er at sammenligningen av analyseresultater mellom ulike biologiske prøver skal bli enklere og mer nøyaktig. Passende isotopmerkede internstandarder, spesifikke for den metabolske analysen utført, ble valgt. Etter optimalisering av konsentrasjoner i EDTA-plasma, ble løsningen av ulike ILIS’er tilsatt prøver av ulikt biologisk materiale. Væskekromatografi-massespektrometri med elektrospray-ionisering (LC-ESI-MS) ble brukt for å vurdere potensialet til standardene som et kvalitetssikringsverktøy, samt sammenligne de med eksisterende metoder for kvalitetssikring.
Gjennom repeterbare signaler for de isotopmerkede internstandardene ved tilsetning av 5.0 μM og 0.5 μM ILIS-løsning til biologiske prøver, ble det bekreftet at de isotopmerkede internstandardene kunne brukes som et kvalitetssikringsverktøy i global metabolomikk. Videre ble det også demonstrert at standardene kunne brukes som kvalitetssikring for individuelle prøver – noe som ikke har vært mulig med eksisterende kvalitetssikringsmetoder tidligere. Global metabolomics is a comprehensive analytical approach designed to identify all metabolites in a biological sample. It is valuable in clinical diagnostics, however the inherent non-specificity of the method poses challenges in quality assurance of test results. Particularly, discerning whether observed variations in metabolite levels between samples stem from genuine biological diversity or analytical issues presents a significant dilemma.
This thesis investigates whether the implementation of isotope-labeled internal standards (ILISs) could enhance the quality assurance in global metabolomics analyses. The study’s primary objective is to facilitate an easier and more precise comparison of analysis results across diverse biological samples. Appropriate ILISs tailored to the metabolomic analysis conducted were carefully selected. Following optimization of concentrations in EDTA plasma, the ILIS solution was spiked into patient samples of clinically relevant biological matrices. Subsequent analysis, using liquid-chromatography mass spectrometry with electrospray ionization (LC-ESI-MS), assessed the potential of these standards as a quality assurance tool, comparing them against existing methods.
Through repeatable ILIS signals when spiking samples with 5.0 μM and 0.5 μM ILIS solution, the ILISs role as a quality assurance tool was confirmed. The ability to serve as quality assurance for individual samples was demonstrated – an ability that has not been possible before using existing quality assurance methods in global metabolomics. This not only enables more rapid interpretation of analysis results but also introduces a new era of precision and confidence in clinical diagnostics.