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LC-MS System for high-throughput, non-targeted Metabolomics

English title LC-MS System for high-throughput, non-targeted Metabolomics
Applicant Sauer Uwe
Number 177104
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Institut für Molekulare Systembiologie ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Biochemistry
Start/End 01.03.2018 - 28.02.2019
Approved amount 451'500.00
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Keywords (6)

Isotope tracing; Cancer; Metabolomics; Mass spectrometry; Metabolism; Lipidomics

Lay Summary (Italian)

Lead
La ricerca biomedica moderna si appoggia in larga misura sull'analisi molecolare. I nostri laboratori sono specializzati nell'analisi del metabolismo e adottiamo da decenni la spettrometria di massa per l'analisi dei metaboliti e flussi metabolici. L'acquisizione di uno strumento di ultima generazione permetterà di raggiungere nuovi standards per lo screening biomedico e la ricerca di base nell'ambito delle reti metaboliche.
Lay summary
Il nostro laboratorio é esperto nell'analisi del metabolismo cellulare in microorganismi, lieviti, piante, animali, e l'uomo. In ogni cellula, il metabolismo emerge dall'attività integrata di una complessa rete di >500 reazioni enzimatiche. Collettivamente, i singoli enzimi compongono una complessa rete. Essa é intrinsicamente dinamica, sostiene tutti i processi cellulari, ed é frequentemente alterata in caso di malattie. Un aspetto essenziale della nostra ricerca é l'analisi quantitativa del funzionamento della rete metabolica. Lo strumento essenziale per l'analisi del metabolismo é la spettrometria di massa. I nostri laboratori adottano tale tecnologia da 20 anni, e sono esperti mondiali nello screening ad alta velocità e risoluzione.

Il progetto prevede l'acquisizione di uno spettrometro di massa di ultima generazione (Thermo QExactive  HF-X). Lo strumento offre una risoluzione nettamente superiore che eleva sensibilmente ogni standard e permette nuove applicazioni. Specificamente, il progetto prevede cinque distinte direzioni di ricerca e sviluppo che aumentano ulteriormente l'informazione e la velocità dell'analisi metabolica a livello cellulare.

Direct link to Lay Summary Last update: 18.11.2017

Responsible applicant and co-applicants

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Maya Schuldiner, Weizmann Israel (Asia)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Tyrrell Conway, University Oklahoma United States of America (North America)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Industry/business/other use-inspired collaboration

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
176188 Syn/SysBio4COS: Combining synthetic and systems biology to unlock the potential of the hexosamine biosynthesis pathway for chitooligosaccharide production 01.08.2018 Project funding (Div. I-III)
156319 Metabolic types and heterogeneity in breast cancer cell lines 01.09.2015 Project funding (Div. I-III)

Abstract

In metabolic research, there is a pressing demand for fast analytical methods to quantify metabolites in large biological experiments or clinical cohorts. Starting in 2009, the lab of the applicants have pioneered and perfectioned a platform for high-throughput, non-targeted metabolomics. The core of the system was time-of-flight mass spectrometry, which enabled to analyze of >850’000 complex samples in hundreds of internal and collaborative projects, some including >10’000 samples. To face the steadily increasing number of samples (per study) and overcome some fundamental limita-tions of TOF technology, we now apply for a new LC-MS system based with an Orbitrap detector (in a QExactive instrument). This features ~10x higher mass resolution (at comparable scanning speed) and better mass accuracy. These improved characteristics enable to (i) drastically improve the resolution and quantification of metabolites with close m/z, (ii) analyze isotopomer distributions at high throughput, and (iii) systematically annotate unknown peaks by MS2 and accurate mass.We present five driver projects that build on the specifications of the new equipment and the expertise of the applicants. The driver projects combine application of novel technology in ongoing project with a continuation of our effort on research and development. As it has been with the our “old” TOF platform, both the new instrument and our R&D work will open new avenues and have a major impact on research capacity in Zurich and, through our numerous collaborators, in Switzerland and beyond.
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