Analyse des acides organiques urinaires par LC-MS/MS : Un outil précieux pour la recherche métabolique

Introduction

L'analyse des acides organiques urinaires (AOu) est essentielle pour le diagnostic et le suivi de diverses maladies, notamment les troubles métaboliques héréditaires, les intoxications et d'autres conditions pathologiques. L'arrivée de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) a révolutionné l'analyse des AOu, offrant une précision, une sensibilité et une spécificité inégalées. Les kits d'analyse LC-MS/MS d'acides organiques urinaires ont fourni une solution standardisée et pratique pour les laboratoires cliniques et de recherche, facilitant l'identification et la quantification d'un large éventail de métabolites.

Fonctionnement de l'analyse LC-MS/MS

L'analyse LC-MS/MS des AOu repose sur deux étapes :

  1. Séparation des composés : La chromatographie liquide (LC) sépare les AOu en fonction de leurs propriétés physico-chimiques.
  2. Identification et quantification : La spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) fragmente ensuite les molécules individuelles en ions caractéristiques, permettant une identification précise et une quantification de chaque métabolite.

LC-MS/MS. The protein sample is fractionated by HPLC, then it is ionized and enters the mass analyzed, where a series of peaks are analyzed in MS mode and one of them (i.e.785.05) is verified for the charge state (doubly charged) and then selected for fragmentation and fragmented in the collision cell. The MS fragments are analyzed in a second analyzed (MS/MS) and then all MS and MS/MS peaks are interrogated by database search and data analysis.

Avantages de l'analyse LC-MS/MS

L'analyse LC-MS/MS d'acides organiques urinaires présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles :

  • Haute sensibilité : Détection d'infimes concentrations d'AOu, même en présence d'interférences.
  • Haute spécificité : Identification précise des AOu grâce à la fragmentation MS/MS, minimisant les faux positifs.
  • Large plage dynamique : Quantification d'un large éventail de concentrations d'AOu, des valeurs physiologiques aux niveaux toxiques.
  • Analyse simultanée de multiples AOu : Identification et quantification de dizaines d'AOu simultanément dans un seul run LC-MS/MS.

Advantages and challenges of liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) omics. Metaproteomics and metabolomics complement other meta-omic approaches such as metagenomics that assess the diversity and functional potential of microorganisms but cannot observe their actual phenotypes. Further, metaproteomics and metabolomics can identify proteins and metabolites originating from either the host or microbiome and give indications of their interactions. However, a wide range of metabolites is common to the human host and gut microbes and thus not possible to discriminate by metabolomics. A significant advantage of LC-MS omics is their ability to characterise cellular metabolism at the molecular level for different microbial species and provide system-level information for the host. Besides these advantages, five challenges of LC-MS omics are listed. These include the chemical complexity of fecal samples, lack of standardisation, and especially bioinformatics and statistical challenges associated with large datasets. Moreover, even if different omics analyses are done on the same sample, complex gene expression regulation processes will hinder direct comparison between DNA abundance and the levels of transcripts and proteins, and consequently the omics data interpretation. Also, complex sample preparation protocols and incomplete databases on proteins cleavage sites and other post-translational modifications are hindering the use of metaproteomics in the discovery of novel regulatory mechanisms. In metaproteomics a formidable issue is the assignment of shared peptides to proteins that originate from different microbial species. Finally, both metabolomics and metaproteomics face the challenge of low abundant molecules detection in complex mixtures. For the sake of clarity, the last two points are not illustrated in the figure.

Applications de l'analyse LC-MS/MS

L'analyse LC-MS/MS d'acides organiques urinaires trouve son application dans divers domaines :

  • Diagnostic des troubles métaboliques héréditaires : Outil essentiel pour le diagnostic et le suivi de nombreuses maladies métaboliques héréditaires, telles que la phénylcétonurie, la maladie urinaire sucrée et l'homocystinurie.
  • Surveillance des intoxications : Permet d'identifier et de quantifier les substances toxiques ingérées, favorisant une prise en charge médicale rapide et appropriée.
  • Recherche métabolique : Fournit des informations précieuses sur les processus métaboliques dans divers états physiologiques et pathologiques.

Flowchart of the typical steps of precision medicine-oriented metabolomic researches.

Conclusion

L'analyse LC-MS/MS d'acides organiques urinaires est devenue un outil indispensable pour la recherche métabolique, offrant une sensibilité, une spécificité et une précision inégalées. Les kits d'analyse LC-MS/MS d'acides organiques urinaires ont standardisé et facilité cette analyse, la rendant accessible à un large éventail de laboratoires cliniques et de recherche.


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