Des chercheurs du groupe McCullagh au Département de chimie de l'Université d'Oxford ont publié une méthode innovante dans Protocoles de la nature Aujourd'hui (22 août) qui fournit une analyse complète des métabolites trouvés dans les cellules, les tissus et les biofluides.
La nouvelle méthode offre un changement d'étape de capacité pour analyser les métabolites hautement polaires et ioniques. L'innovation provient de l'utilisation de la chromatographie d'échange d'anions couplée à la spectrométrie de masse (AEC-MS) pour répondre à un besoin de longue date pour améliorer l'analyse à grande échelle des métabolites hautement polaires et ioniques qui entraînent des voies métaboliques primaires et des processus dans les cellules.
La chromatographie d'échange d'ions a été utilisée par des générations de chimistes depuis les années 1970, mais historiquement, il a été très difficile de coupler directement la spectrométrie de masse, contrairement à d'autres types de chromatographie. La nouvelle méthode utilise la suppression électrolytique des ions qui relie le système de chromatographie d'échange d'ions à haute performance directement avec la spectrométrie de masse, une innovation qui améliore la spécificité et la sélectivité moléculaires. Cela a conduit à de nouvelles applications récemment examinées par le groupe McCullagh (NGERE et al., Anal. Chem., 2023). La nouvelle méthode est conçue pour les applications métabolomiques qui impliquent l'analyse à grande échelle des métabolites dans des échantillons biologiques.
Rachel Williams, A D.Phil. L'étudiant du groupe McCullagh, dont la recherche se concentre sur le développement de la chromatographie masse de chromatographie-échange, a déclaré, a déclaré, « La chromatographie sur l'échange d'ions offre un mécanisme de rétention et d'élution qui est nouveau dans la métabolomique et se révèle être une solution puissante pour les défis analytiques de longue date dans le domaine. »
Métabolomique, est l'une des nombreuses technologies «omiques», qui incluent génomique et protéomiqueoffrant une puissante approche combinatoire pour analyser de manière approfondie les systèmes moléculaires dans les cellules, les tissus et les organismes entiers. Les changements dans les niveaux de métabolites sont des biomarqueurs sensibles pour des maladies spécifiques, des régimes alimentaires, des états nutritionnels, des traitements et des expositions chimiques et des métabolomiques fournissent un outil pour découvrir ces changements moléculaires. Il peut être appliqué aux questions de recherche dans de nombreuses disciplines, notamment la chimie biologique, la biologie moléculaire, la médecine moléculaire, la pharmacologie et les sciences de l'environnement.
Le nouveau protocole AEC-MS a été utilisé dans plusieurs études, notamment en collaboration avec le Kennedy Institute, Oxford pour étudier comment le microbiome intestinal utilise des substrats énergétiques. Cela a conduit à la découverte que le produit de substrat d'énergie dérivé du microbiome est trouvé en circulation et peut aider à renforcer la réponse immunitaire de l'hôte (Schulthess et al., Immunity, 2019).
Dans une autre étude, il a été utilisé pour étudier le métabolisme dans les cellules β pancréatiques diabétiques. Nous avons constaté que l'activité de GAPDH et PDH (enzymes impliquées dans la production d'ATP à partir du glucose) a été inhibée lorsque les niveaux de glucose ont augmenté, conduisant à l'accumulation d'intermédiaires en amont qui ont provoqué des changements dans l'expression des gènes, notamment une altération de la sécrétion d'insuline et de l'accumulation de glycogène (Haythorne et al., Nat. Comms., 2023).
Le professeur James McCullagh (Département de chimie, Université d'Oxford) qui a dirigé le projet, a déclaré: « Le développement d'un nouveau protocole de métabolomique est très excitant, il élargit la capacité des applications existantes, mais nous permet également d'explorer et de développer de nouvelles applications: dans notre laboratoire, nous appliquons maintenant le protocole dans plusieurs domaines de recherche, notamment l'étude du métabolisme du microbiome intestinal, de la façon dont la résistance antimicrobienne a un impact précoce du cancer. »
