כאן אנו מציגים פרוטוקול סטנדרטי המשלב עצי ספקטרומטריית מסה רב-שלביים עם תהליך פיצול המבוסס על נוזל אוראלי Huoxiang Zhengqi.
Method Article
כאן אנו מציגים פרוטוקול סטנדרטי המשלב עצי ספקטרומטריית מסה רב-שלביים עם תהליך פיצול המבוסס על נוזל אוראלי Huoxiang Zhengqi.
תרכובות צמחיות סיניות (CHCs) ממלאות תפקיד בלתי ניתן להחלפה ברפואה הסינית, וזיהוי המרכיבים המורכבים שלהן היה מוקד מחקר משמעותי בשנים האחרונות. נוזל הפה הואושיאנג ג'נגצ'י הוא תרופה פטנטית סינית קלאסית שההרכב הכימי שלה דורש מחקר נוסף ברמה המולקולרית. ספקטרומטרי מסה מסורתיים, כמו זמן טיסה ו-Orbitrap, מספקים בדרך כלל רק מידע על פיצול משני. בהתבסס על ספקטרומטר מסה מלכודת יונים ליניארי, ניתן היה לפרק תרכובות בצורה יסודית יותר, ובכך לקבל מידע עמוק יותר על השברים. מאמר זה מפתח טכניקת חקירה מבנית לתרכובות לא ידועות ב-CHCs, הכוללת טיפול מקדים בדגימות, הכנת כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים, הכנת ספקטרומטריית מסה, בדיקות ספקטרומטריה מלאה, בדיקות ספקטרומטריית מסה משנית, בדיקות ספקטרומטריית מסה רב-רמתית וניתוח תוצאות. תוצאות מייצגות מדגימות את תהליך הגזירה של מבנה התרכובת. אנו דנים בגורמים המשפיעים על טכניקת הניסוי, כגון איזומרים, תרכובות פוליהידרוקסי ורזולוציית מכשירים. בהתבסס על הפקת המבנה המולקולרי המיקרוסקופי של תרכובות לא ידועות באמצעות פיצול ספקטרומטריית מסה רב-שלבית, השיטה הניסויית המבוססת היא גמישה וישימה לאפיון מבני של מולקולות קטנות ביואקטיביות ברפואה הסינית המסורתית ולקשרן למנגנונים פרמקולוגיים.
תרכובות צמחיות סיניות (CHCs), כנכסים יקרי ערך של הרפואה הסינית המסורתית (TCM), צברו אלפי שנים של ניסיון קליני מאומת1. הם ממלאים תפקיד שאין לו תחליף במניעת מחלות, התערבות טיפולית ושיקום. באמצעות סינרגיה רב-צמחית, CHCs מטפלים בגוף האדם באופן הוליסטי, ומממשים את עקרונות הליבה של טיפול מבוסס הוליזם ותסמונות3. במסגרת הרפואית העכשווית, CHCs זוכים להכרה עולמית בזכות המנגנונים הפוליפרמקולוגיים שלהם הכוללים מסלולים מרובי מטרות4, עם יישומים רחבים הכוללים הפרעות עיכול, זיהומים נשימתיים ואימונומודולציה5. נוזל הפה של Huoxiang Zhengqi (HXZQ) מגלם את הנוסחאות הקלאסיות של CHC6. הרכבו משלב עשבי מרפא רבים כגון פצ'ולי, עלה פרילה, אנג'ליקה דהוריקה, אטרקטילודים, פוריה וקליפת קלמנטינה מיובשת. הוא ידוע ביכולתו להעניק תכונות דיאפורטיות, מנקות חום, חיזוק לחות וחיזוק את הטחול בקיבה7. HXZQ מיושם קלינית נגד תסמונות דמויי שפעת הנגרמות מרטיבות, נפיחות אפיגסטרית, הקאה ומצבים של שלשול8. התקדמות טכנולוגית העבירה את מחקר ה-CHC מתצפית פנומנולוגית לחקירות מולקולריות, מכניות ורמות תרכובות.9, כגון שימוש בטכניקות פרוטאומיקה ומטבולומיקה לזיהוי הרכיבים הפעילים, ובכך הניחו יסודות מדעיים לגלובליזציה של הרפואה הסינית הסינית (TCM). כתוצאה מכך, ניתוח קפדני של המרכיבים הכימיים והפרמקודינמיקה של HXZQ לא רק מקדם את תקנון CHC אלא גם מזרז גילוי תרופות חדשני10.
ה-HXZQ הוא נוסחה רב-עשבונית, שהמורכבות הכימית הטבועה בה נובעת מהרכיבים הבוטניים המורכבים11. מאופיין במגוון רחב של קטגוריות פיטוכימיות — כולל שמנים נדיפים, קומרינים, ליגננים, פוליסכרידים ואלקלואידים — HXZQ מכיל גם תרכובות ביואקטיביות מאופיינות היטב וגם מאגר משמעותי של רכיבים מבניים ללא הערות12. תנודות דינמיות ברכיבים מרכזיים (למשל, שמנים נדיפים, פלבנואידים, אלקלואידים) עלולות להתרחש עקב שינויים בפרוטוקולי החילוץ ובתנאי האחסון, מה שמדגיש את הצורך הקריטי בפרופילינג כימי שיטתי6. במסגרת המודרניזציה של הרפואה הסינית המסורתית (TCM), ניתוח הרכב מעמיק של נוסחאות קלאסיות כמו HXZQ לא רק מבהיר את הבסיס הבסיסי ליעילות הטיפולית שלהן, אלא גם מספק תמיכה אמפירית לבקרת איכות, ייצור סטנדרטיוניטור אירועים שליליים. בעוד שתרכובות בעלות שפע גבוה ב-HXZQ תועדו בהרחבה, חלק משמעותי מהרכיב הכימי שלהן נותר לא מאופיין13. המגוון המבני של מרכיביו, יחד עם השפע הנמוך של מולקולות ביואקטיביות פוטנציאליות, מציבים אתגרים משמעותיים לזיהוי מקיף באמצעות טכניקות אנליטיות קונבנציונליות כמו כרומטוגרפיה וספקטרוסקופיהבלבד. ראוי לציין כי איזומריזם נפוץ במספר מחלקות פיטוכימיות ב-HXZQ, כולל קומרינים, ליגננים ופוליסכרידים, מה שמסבך עוד יותר את ההבדלות המבנית15. מחסומים נוספים להערות תרכובות מדויקות כוללים שפע אנליטים נמוך והשפעות הפרעות מטריצות. ביחד, גורמים אלו מדגישים חזית מרכזית במחקר HXZQ: פיתוח אסטרטגיות אנליטיות חזקות להשגת זיהוי מדויק ורחב כיסוי של השלמה הכימית המלאה שלו.
פלטפורמות ספקטרומטריית מסה עכשוויות (MS) נתקלות במגבלות מובנות בעת אפיון מטריצות מורכבות, כולל ארטיפקטים של קו-אילוטציה של יונים וכיסוי מסד נתונים ספקטרלי לא שלם16. בהקשר זה, ספקטרומטריית מסה טנדם (MS/MS) וספקטרומטריית מסה רב-שלבית (MSn) הופיעו כאסטרטגיות אנליטיות חיוניות להבהרה מבנית דה נובו של תרכובות לא ידועות17. בעוד שמערכות MS ברזולוציה גבוהה קונבנציונליות כמו Q-TOF) MS ו-Orbitrap MS מייצרות נתוני קטעי MS/MS באיכות גבוהה, השימושיות שלהן מוגבלת לאירועי פיצול חד-שלבי. למרות מגבלה זו, פלטפורמות אלו מספקות תובנות מבניות עשירות עם רגישות ורזולוציה יוצאות דופן, במיוחד בניתוח תערובות מורכבות18. לעומת זאת, מלכודת יונים ליניארית (LIT) MS משתמשת במצב דיסוציאציה מושרה התנגשות (CID) רב-שלבי המאפשר פיצול סדרתי ואיטרטיבי של יונים מולקולריים. יכולת ייחודית זו מאפשרת ניתוח מדורג של שלדי תרכובות וקבוצות פונקציונליות, ומאפשרת זיהוי איכותי חד-משמעי של אנליטים לא ידועים מגוונים מבנים19. כדי להתמודד עם הצורך הבלתי מסופק באפיון מקיף של מטריצות CHC מורכבות, מחקר זה מציג תהליך אנליטי מבוסס LIT-MS המותאם לזיהוי תרכובות לא ידועות. באמצעות יעילות לכידת היונים הגבוהה של ה-LIT ומהירות הסריקה המהירה שלו, גישה זו משפרת את קצב התפוקה והדיוק של ההערה המבנית החדשה . יישום זרימת עבודה זו ב-HXZQ שואף ל: (1) להשלים מתודולוגיות קיימות לפרופיל רכיבים כימיים לא מאופיינים ב-HXZQ; (2) להקים מסגרת טכנית לתמיכה במחקר תקינה עבור נוסחאות CHC אחרות; ו-(3) להאיץ את העברת הרפואה הסינית הסינית מפרקטיקה אמפירית לרפואה מבוססת ראיות ומדויקת.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. טיפול מקדים בדגימה
2. הכנת כרומטוגרפיה נוזלית (UPLC) בעלת ביצועים אולטרה-ביצועיים
3. הכנה לטרשת נפוצה
4. מבחן טרשת נפוצה מלא
5. מבחן MS/MS
6. בדיקת MSn
7. אופטימיזציה של פרמטרים
8. ניתוח תוצאות
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הצענו שכל המידע על m/z צריך להיאסף תחילה, ואז חישוב ערך הפרש המסה בין יון ההורה ליון הקטע. מצאתי את התרכובת שדווחה במאגר הנתונים או בספרות, ואז הסקתי את מבנה התרכובת הלא ידוע הפוך על סמך המבנה הידוע הזה.
כל התרכובות שזוהו ויוני השברים המתאימות להן הוצגו על ידי ערכי m/z. תת-קבוצה של יוני הפרגמנט הללו יכלה להיות מותאמת לתקני ייחוסמאומתים 20. מבני תרכובת מטרה לא ידועים הורכבו בהדרגה באמצעות שינויים שיטתיים בקבוצות פונקציונליות של ביניים אבחנתיים מבניים אלו.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
השילוב בין LIT-MS לטכנולוגיית הפיצול של MSN מספק שיטה לזיהוי תרכובות לא ידועות ב-CHCs. בניגוד למצבי MS טנדם מסורתיים ב-Orbitrap ו-Q-TOF MS, מלכודת יונים ליניארית יכולה ללכוד יוני מטרה, ובכך למנוע הפרעות מאיונים23 שזורמים במשותף. שיטה זו משיגה דיוק ברמה המולקולרית, ומספקת מידע כימי מבני מדויק יחסית, ובכך מתמודדת חלקית עם האתגר של אימון תרכובות לא ידועות עקב פערים במאגרי הנתונים.
גליקוזידים, פוליסכרידים, פלבונואידים ותרכובות נו...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו מומנה על ידי פרויקט מיוחד לתמריץ ביצועים והכוונה של מכון המחקר המדעי בצ'ונגצ'ינג (cstc2022jxjl120005). פרויקט מחקר מדעי וטכנולוגי של ועדת החינוך העירונית של צ'ונגצ'ינג (KJZD-K202315102). פרויקט מחקר מדעי רפואי בצ'ונגצ'ינג (פרויקט משותף של ועדת הבריאות של צ'ונגצ'ינג ומשרד המדע והטכנולוגיה (2022DBXM007). בית חולים מיוחד של מלגאי שינגלין מאוניברסיטת צ'נגדו של TCM (YYZX202160).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| אצטוניטריל | Thermo Scientific | CAS 75-05-8 | מצב נוזלי |
| חומצה פורמית | Thermo Scientific | CAS 64-18-6 | מצב נוזלי |
| נוזל אוראלי Huoxiang Zhengqi | Chongqing Taiji Industry (Group) Co., Ltd. | קוד תקן תרופות Z50020409 | אובייקט של מחקר |
| ספקטרומטר מסה עם לכידת יונים לינארית | Thermo Scientific | LTQ XL | מכשיר IT-MS |
| כרומטוגרף נוזלי | Thermo Scientific | U3000 | מכשיר UPLC |
| Xcalibur | Thermo Scientific | גרסה 2.0 | תוכנת הפעלה UPLC-IT-MS |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission