拜谱最新质谱仪Astral,蛋白组学(血浆样品)相关文章解析!血浆蛋白鉴定超5000种,携手探寻蛋白质组学新视界!

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血液是医学检验中最主要的样本类型,其中蛋白质水平变化在临床诊断中是不可或缺的重要指标,在疾病早期诊断、预后指导等方面具有重要的研究价值。然而,血液蛋白的动态分布范围极其广,并存在很高的高丰度蛋白(前20种高丰度蛋白占据了血液蛋白含量的99%以上),因此对于血液蛋白,尤其是发挥重要功能的低丰度蛋白的检测具有极大挑战性。赛默飞全新发布Orbitrap Astral质谱仪因其优越的性能,在诸如血浆等蛋白浓度分布变化大的样品检测中表现优异,接下来一起看看吧。

2023年6月,西雅图华盛顿大学基因组科学系的蛋白质质谱实验室Michael J. MacCoss研究团队在Bio Rxiv发表题为“Evaluating the performance of the Astral mass analyzer for quantitative proteomics using data independent acquisition”的研究。该研究评估了新发布的非对称轨道无损(Astral)分析仪的定量性能。结果表明,Orbitrap Astral质谱仪可以在宽动态范围内进行高质量的定量测量。此外,研究人员还使用新开发的细胞外囊泡富集方案,60分钟定量超过5000个血浆蛋白,在血浆蛋白质组中达到新的覆盖深度。



研究结果


1、动态范围评估

研究者通过比较Orbitrap fusion lumos质谱仪DIA数据采集方法和Astral质谱仪的三种数据采集方法,确定了Lumos质谱仪和Astral质谱仪蛋白质质量范围的检测差异。鉴定能力上,24min梯度,三种数据采集方法的Orbitrap Astral高分辨质谱仪均能够鉴定到7700-8200个蛋白,58000 - 75000条肽段;而90min的Orbitrap仪器则能够鉴定到6885个蛋白及55981条肽段(图1 D)。这意味着与现行的Orbitrap仪器相比,Orbitrap Astral高分辨质谱仪在缩短3.5倍的时间内,得到了更多的鉴定信息。

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图1 Orbitrap Astral高分辨质谱仪数据与Orbitrap Fusion Lumos数据比较

(图源:Heil L R, et al., BioRxiv, 2023)



2、DIA定量性能评估

除鉴定数据外,可定量蛋白与多肽的统计是更加严格的统计方法。而在定量精密度上,Astral分析仪能够比Orbitrap分析仪测量更多的肽,并且仍然具有相似的中位数CVs(图2)。这些结果表明,Astral能够在短时间产生鉴定量更高的高质量的数据。

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图2 Orbitrap Astral高分辨质谱仪定量精密度

(图源:Heil L R, et al., BioRxiv, 2023)


接下来,研究人员使用不同混样比例的SILAC轻重标HeLa肽段来评估蛋白质组的定量准确性。Astral质谱仪24 min检测到46038个肽段,而Lumos质谱仪90 min检测到40098个肽段(图3A)。改进方法后,Astral质谱仪24 min检测到58330个肽段,而Lumos质谱仪90 min检测到47671个肽段。除了比Lumos质谱仪定量更多的多肽外,Astral质谱仪具有更低的 LLOQ,并且在样本稀释10倍后仍可准确定性和定量到大多数的肽段和蛋白(图3 B-D)。

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图3 Orbitrap Astral高分辨质谱仪定量准确性

(图源:Heil L R, et al., BioRxiv, 2023)



3、血浆蛋白质组的检测

为了评估Astral质谱仪在高动态范围样品的检测能力,研究人员对血浆样本进行了检测。研究人员对使用基于磁珠的富集处理前后的血浆样本进行质谱上机检测,结果显示,长梯度比短梯度鉴定到更多的蛋白和多肽(图4 A);在60min,4Th,15ms的条件下,可鉴定到5163个蛋白及44668条肽段(图4 C)。值得注意的是,所采用的所有的采集方法,都可以在高质量数据的前提下得到4200个以上的蛋白(图4 B),这说明Orbitrap Astral高分辨质谱仪非常适合来检测血浆这类高动态范围的样品,有助于发现更多的生物标志物信息。

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图4 Orbitrap Astral高分辨质谱仪血浆样品定量结果

(图源:Heil L R, et al., BioRxiv, 2023)




小结


综上所述,该研究使用DIA数据采集技术从鉴定能力、定量精度和准确性方面评估了Orbitrap Astral 高分辨质谱仪的性能,并应用于血浆样本这样的具有更大的蛋白表达动态范围的样品,在1 h的质谱检测中,成功定量了超过5000种血浆蛋白。表明Orbitrap Astral质谱仪可以在宽动态范围内进行高质量的定量测量,同时也为血浆蛋白质组学的研究带来更多的突破和进展。




拜谱小结


血液样本是最常见,也是最重要的临床样本,随着质谱技术的发展,采用质谱的蛋白质组方法来筛选新的血液标志物,正逐渐成为一个越来越重要的科研和临床转化应用方向。拜谱生物针对血液样本,于去年发布了深层血液4D-DIA蛋白质组(DB3000),采用创新纳米磁珠富集血液中低丰度蛋白,以降低高丰度蛋白的影响,实测项目数据表现优异。Orbitrap Astral质谱仪也在血液样本的检测中突破深度,实现血浆蛋白的深度覆盖。那么DB3000与性能更卓越的Orbitrap Astral一起,会产生如何的化学反应?让我们一起,静候佳音。


参考文献:Heil L R, Damoc N E, Arrey T N, et al. Evaluating the performance of the Astral mass analyzer for quantitative proteomics using data independent acquisition[J]. bioRxiv, 2023: 2023.06. 03.543570.


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