従来の代謝グループ学（脂質グループ学を含む、以下同じ）の研究モデルにおいて、非標的代謝グループ学は高分解質量分析法を用いてサンプルの完全な代謝プロファイルを獲得し、小分子代謝物の広い視野を提供することを目的としている、標的代謝グループ学は主に三重四重極ロッド質量分析を用い、代謝物に注目する正確な定量を実現する。大規模なサンプル分析の需要の拡大に伴い、研究者は代謝グループの非標的分析の高被覆度と標的分析の高精度の間のバランスを求め始め、大規模な代謝グループ学技術（広範な標的と擬似標的代謝グループ学を含み、本文は区別しない）を開発した。

大規模代謝グループ学は生体の千種類以上のコア代謝物に注目し、直接三重四重極ロッド質量分析プラットフォームで選択反応モニタリング（SRM）または多反応モニタリング（MRM）モードを利用してサンプルを採取し、代謝物の被覆度を確保すると同時に、低豊潤度代謝物の検出感度と特異性を著しく高めることができ、非標的分析におけるマス情報処理の悩みに別れを告げ、代謝物検出のより広いダイナミックレンジ、より安定したデータ再現性と相対定量精度を提供し、大規模サンプル分析に堅固で信頼性のあるデータ基礎を提供する。しかし、三重四重極ロッドの質量スペクトル走査速度に制約され、通常、各代謝物は代謝物分析フラックスを確保するために1〜2個のサブイオンしか保持できず、それによって代謝物同定の信頼性が低下する。

Thermo Scientific™ Stellar™質量分析にOrbitrap Ascendを融合させた™上二重曲面セグメント四重極ロッド、二重圧線形イオントラップ、及びOrbitrap Astral™上PMT検出器は、線形イオントラップ質量スペクトルの前例のない走査速度を実現した。それは創造的に平行反応モニタリング（Parallel Reaction Monitoring、PRM）モードをOrbitrap計器からイオントラップ質量分析に応用し、大規模代謝グループ学同期定性定量分析を実現し、代謝物鑑定の正確性と定量信頼性を両立させることができる。

Thermo Scientific™ Stellar™ 質量分析計

01

Stellar MSは非ターゲット高分解データ変換をサポートし、「発見-検証」閉ループをオンにする

大規模代謝グループ学の古典的な戦略の一つは、高分解能質量分析によって収集されたDDAデータをSRMモードの検証に供することができるscheduled MRMイオン対に変換し、「発見-検証」閉ループを実現することである。このワークフローは、図1に示すように、Orbitrap高分解能質量分析データのStellar PRM法への変換において容易に実現できるようになりました。Compound Discoverer™ソフトウェアとmzVault™ ソフトウェアは高分解能質量分析DDAモードで同定された代謝物をStellarに変換することができる™ 質量スペクトル互換性のあるPRMリストと二次質量スペクトルライブラリ（.msp）により、TraceFinder™ またはSkyline™ソフトウェアは代謝物の定性的定量作業に使用される。Skyline™ソフトウェアPRM Conductor機能はscheduled PRM収集チャンネルの自動最適化をサポートし、共流出代謝物がスキャン速度に与える影響を低減する。同じ血漿サンプルは高分解質量分析法の全走査結果とStellar PRM分析結果において極めて高い再現性（スクリーニング三針反復注入CV<30%のフィーチャー）を有することを発見し、Stellar質量分析法は非標的に発見された代謝マーカーの大規模サンプルレベルでの検証が可能であることを示した。

図1高分解質量分析に基づくStellar PRM大規模代謝グループ学的方法の開発フローと結果の展示（クリックして大図を見る）

02

Stellar MSは三重四重極ロッド法の高速転送をサポートし、同期定性定量を実現する

三重四重極ロッド質量分析プラットフォームで擬標的または広範な標的代謝群の分析方法を開発したことがある場合、Stellar™質量スペクトルは同様に従来の方法の高速転送を実現することができる。保持時間が高度に再現できる前提（同じ液相系）で、Stellar™質量分析計はSRM/RMリストを直接PRM方法に変換することができます。異なるクロマトグラフィーシステム上で保存時間が再現できなくても、ユーザーはStellar™計器上で混合標準を採取して急速にライブラリを構築し、化合物の保持時間と2次スペクトルを更新した。従来のSRM/MRM方法と異なるのは、PRMモードは測定対象物の完全な二級スペクトルを提供し、代謝物の分析フラックスを犠牲にして追加の収集チャンネルを増加する必要がなく、代謝物の同期定性定量を実現し、代謝物の鑑定自信をさらに強化することができる。（図2）

図2.Stellar PRMによる高分解能質量分析で得られた代謝特性の擬ターゲット分析（クリックしてグラフを見る）

胆汁酸はコレステロール代謝の最終産物であり、人体内の一次胆汁酸は腸管菌群から生物活性のより高い二次胆汁酸に転化することができ、生体内にコレステロールバランスを維持し、糖脂質代謝と炎症反応を制御するなどの重要な作用を有する。私たちは以前Thermo Scientific™ TSQ Altis™ 三重四重極ロッド質量分析計上に構築された胆汁酸定量方法は、図3に示すような流れでStellarに迅速に移行する™ MSでは、内因性33種類の胆汁酸の同期定性定量を実現した。

図3.胆汁酸SRM/MRMリストPRM方法移行と同期定性定量（クリックして大図を見る）

03

Stellar MSは擬標的脂質グループ学のabinitio開発を支持し、トリグリセリドの正確な定量を実現する

脂質は予測可能な保持時間と二次質量スペクトルを有するため、擬標的分析に最適である。Skyline™ソフトウェアLipidCreator機能は脂質の各種アダクトイオンの二次質量分析を生成することができ、直接に擬標的脂質群学方法のabinitio開発に用いることができる。脂肪酸カルニチン（Acylcarnitine、AcCar）は哺乳動体内で糖脂質の代謝バランスを調節する重要な物質の一つであり、脂肪酸がミトコンドリアに侵入してβ酸化を行うのを助けるだけでなく、糖代謝調節に関与するケトン体と生成することもできる。研究により脂肪酸カルニチンは多種の代謝性疾患と密接に関連しており、現在、新生児遺伝代謝症の臨床診断に広く応用されている。脂肪酸カルニチンは特定のフラグメントイオン（m/z 144、m/z 85、m/z 60、および特定の脂肪酸鎖の中性損失）を有し、LipidCreatorを直接利用して予測することができる。Stellar PRMモードを用いて、図4に示すように、血漿と尿中にそれぞれ207と340種類のアシルカルニチンを同定した。

図4.Stellar PRM法によるアシルカルニチン同定状況

（クリックしてグラフを見る）

04

Stellar MSは多段質量分析法の共同スキャンをサポートし、異性体の正確な解析を実現する

脂質分析では、3つの脂肪鎖が存在するトリグリセリド（TG）の定量化に特に課題がある。例えば、SRM/MRMモードを用いてTG（50：4）を定量する場合、どの脂肪鎖のニュートラルロスを利用しても、FA 16：0ニュートラルロスフラグメント（m/z 573.7）を用いて定量すると、TG（50：4）にFA 16：0が存在することを証明することしかできないが、残りの2つの脂肪酸鎖の組成情報を得ることはできない。一方、Stellar MS3TGの3本の脂肪鎖組成を正確に位置決めし、トリグリセリドの正確な定量を実現することができる（図5）。

図5.Stellar tMS 3法によるトリグリセリドの正確な定量

（クリックしてグラフを見る）

Stellar質量分析にMSを個別に設定する必要はありません3方法：直接PRMモードと並行して代謝物の定性的定量に使用することができ、方法の柔軟性を大幅に向上させる。トリグリセリドの定量に加える、MS3胆汁酸ファミリー中のグリアガチョウデオキシコール酸（GCDCA）やグリアデオキシコール酸（GDCA）などの同分異性体の正確な定量にも使用でき、PRM定量と同時にMSを増加させることができる3チャネルはその定量的感度と同定精度を向上させる（図6）。

図6.Stellar tMS 3胆汁酸異性体の正確な定量

（クリックしてグラフを見る）

大規模代謝グループ学技術は伝統的な非標的代謝グループ学データの冗長性と標的分析のカバー度の低い限界を突破し、一回の実験で千種類以上の代謝物の全面スクリーニング検査を得ることができ、同時に肩標的分析の高感度と高再現性を得ることができる。Thermo Scientific™ Stellar™質量スペクトルの登場は、大規模な代謝グループ学分析技術の革命的飛躍を示し、それは四極ロッド質量スペクトルの優れた定量及び二重圧線形イオントラップの強大な定性能力を結合し、科学研究の臨床への転化速度を加速させ、代謝グループ学の臨床チーム研究、個性化栄養代謝スペクトルの描画などの大規模なサンプル分析の応用場面を大いに推進し、より正確なデータで生命代謝の奥深さを明らかにした。

参考文献：

1. Zhou J, Yin Y. 液相色谱-質量スペクトロメトリーによる大規模なターゲット代謝学量化のための戦略. [J] アナリスト 2016;141(23):6362-6373.

2. Zheng F, Zhao X, Zeng Z, et al. 超高性能液体色谱-質量スペクトロメトリーに基づくプラズマ2 2 2 2. プラズマ2 2 2 2.ナット・プロトック 2020;15(8):2519-2537.

3. チャン・ジェイ胆汁酸：合成の調節。 [J] J Lipid Res. 2009年 50(10): 1955-1966.

4. Di Yu、Lina Zhou、Qiuhui Xuan、等。 液体色谱法に基づくアシルカルニチンの包括的な識別戦略 - 高解像度質量スペクトロメトリー。 [J] アナル化学 2018, 90(9), 5712–5718.

5. ローレン・ビショップ, ブリタニー・リー, チャールズ・マクシー, 等. 恒星質量スペクトロメーターを使用して生物学標本の胆酸の量化のためのターゲットMS2とMS3アプローチを組み合わせる. [PO]サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社

協力して本文を転載する必要があれば、文末にメッセージを残してください。