J 2021

Systematic Feature Filtering in Exploratory Metabolomics: Application toward Biomarker Discovery

GADARA, Darshak Chandulal, Kateřina COUFALÍKOVÁ, Juraj BOSÁK, David ŠMAJS, Zdeněk SPÁČIL et. al.

Základní údaje

Originální název

Systematic Feature Filtering in Exploratory Metabolomics: Application toward Biomarker Discovery

Autoři

GADARA, Darshak Chandulal (356 Indie, domácí), Kateřina COUFALÍKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Juraj BOSÁK (703 Slovensko, domácí), David ŠMAJS (203 Česká republika, domácí) a Zdeněk SPÁČIL (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Analytical chemistry, WASHINGTON, AMER CHEMICAL SOC, 2021, 0003-2700

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10406 Analytical chemistry

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 8.008

Kód RIV

RIV/00216224:14310/21:00119354

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000672115800013

Klíčová slova anglicky

SPECTROMETRY-BASED METABOLOMICS; LC-MS METABOLOMICS; ANNOTATION; TOOLS; CHALLENGES; SOFTWARE; XCMS

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 28. 2. 2022 11:05, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Exploratory mass spectrometry-based metabolomics generates a plethora of features in a single analysis. However, >85% of detected features are typically false positives due to inefficient elimination of chimeric signals and chemical noise not relevant for biological and clinical data interpretation. The data processing is considered a bottleneck to unravel the translational potential in metabolomics. Here, we describe a systematic workflow to refine exploratory metabolomics data and reduce reported false positives. We applied the feature filtering workflow in a case/control study exploring common variable immunodeficiency (CVID). In the first stage, features were detected from raw liquid chromatography-mass spectrometry data by XCMS Online processing, blank subtraction, and reproducibility assessment. Detected features were annotated in metabolomics databases to produce a list of tentative identifications. We scrutinized tentative identifications' physicochemical properties, comparing predicted and experimental reversed-phase liquid chromatography (LC) retention time. A prediction model used a linear regression of 42 retention indices with the cLogP ranging from -6 to 11. The LC retention time probes the physicochemical properties and effectively reduces the number of tentatively identified metabolites, which are further submitted to statistical analysis. We applied the retention time-based analytical feature filtering workflow to datasets from the Metabolomics Workbench (www. metaboloinicsworkbench.org ), demonstrating the broad applicability. A subset of tentatively identified metabolites significantly different in CVID patients was validated by MS/MS acquisition to confirm potential CVID biomarkers' structures and virtually eliminate false positives. Our exploratory metabolomics data processing workflow effectively removes false positives caused by the chemical background and chimeric signals inherent to the analytical technique. It reduced the number of tentatively identified metabolites by 88%, from initially detected 6940 features in XCMS to 839 tentative identifications and streamlined consequent statistical analysis and data interpretation.

Návaznosti

EF15_003/0000469, projekt VaV
Název: Cetocoen Plus
EF17_043/0009632, projekt VaV
Název: CETOCOEN Excellence
GJ17-24592Y, projekt VaV
Název: Mapování interakcí mezi základními metabolickými pochody a střevní mikroflórou
Investor: Grantová agentura ČR, Mapování interakcí mezi základními metabolickými pochody a střevní mikroflórou
LM2018121, projekt VaV
Název: Výzkumná infrastruktura RECETOX (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, RECETOX RI
MUNI/G/1131/2017, interní kód MU
Název: Transformative stem cell-based model of Alzheimer’s disease and advanced analytics to study the role of membrane lipids in the pathogenesis
Investor: Masarykova univerzita, Transformative stem cell-based model of Alzheimer’s disease and advanced analytics to study the role of membrane lipids in the pathogenesis, INTERDISCIPLINARY - Mezioborové výzkumné projekty
NV19-08-00472, projekt VaV
Název: Klinicky relevantní biochemické, imunologické a buněčné biomarkery Alzheimerovy nemoci a stárnutí (Akronym: BioMAD)
Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Klinicky relevantní biochemické, imunologické a buněčné biomarkery Alzheimerovy nemoci a stárnutí