4D-組學新時代!開啟轉化蛋白組學4D時代

來源: 上海中科新生命生物科技有限公司   2021-3-12   訪問量:478評論(0)

 

 

 

4300針進樣

43天即完成數據采集

總共采集2.5億張二級譜圖

只需一次離子傳輸管清洗

是的 ,您沒有看錯,這是英國牛津大學Roman Fischer博士在采用Evosep One LC與timsTOF Pro聯合,完成的血蛋白質組學大隊列研究。

圖1. Roman Fischer博士采用4D-蛋白質組學進行大隊列研究

質譜穩定性和分析通量影響蛋白質組學向臨床轉化

蛋白質組學技術是尋找疾病分子標志物和藥物靶標最有效的方法之一,但受到質譜穩定性、定量重復性和分析通量的影響,蛋白質組學向臨床轉化一直面臨挑戰。

在傳統生物標志物的研究中,常采用三角形的研究策略(圖2A),因為受到質譜穩定性和分析通量的影響,不管是在生物標志物早期發現過程還在中,還是在最終的確認過程,都無法進行大規模蛋白組學研究。隨著樣本制備、色譜分離和質譜技術的進步,臨床蛋白組學漸漸開始走向大隊列研究,矩形研究策略(圖2B)則是趨勢,尤其4D-蛋白質組學的出現,更是讓蛋白質組學顯現出了向臨床轉化的廣闊前景。

圖2. 生物標志物研究策略

高通量分析加快蛋白質組學向臨床轉化

為了應對大隊列蛋白質組學挑戰,開發掃描速度更快,靈敏更高的質譜儀是提升蛋白覆蓋深度最有效的辦法,提高質譜儀的穩定性是獲得定量重復性的保障,保證蛋白覆蓋度深度的前提下縮短色譜梯度是提高臨床大隊列樣本分析通量的捷徑。

Max Plank生化研究所主任Matthias Mann博士聯合布魯克,共同研發的4D-蛋白質組學平臺timsTOF Pro,讓蛋白組學技術產生了革命性的變化,超過120 Hz的MS/MS掃描速度,出色的穩定性和靈敏度使其正成為臨床高通量蛋白組學研究的理想平臺。

圖3. timsTOF Pro主要性能特點

高通量dia-PASEF方案進一步增強4D-蛋白質組學

為了進一步加快4D-蛋白質組學向臨床轉化,布魯克在ASMS 2020發布了高通量dia-PASEF方案(圖4),即將Evosep One LC與timsTOF Pro再次聯合,最大程度發揮Evosep One LC快速分離和timsTOF Pro掃描速度和穩定性的優勢。該方案目前有4種方法(圖4B),分別采用4.8min、7.2min、14.4min和24min色譜方法,對應的每天可以分析300、200、100和60蛋白質組學樣本,把蛋白組學分析通量提升到一個全新的高度。分析結果(圖4C,4D)顯示出此方案在保證分析通量的同時,蛋白覆蓋深度也有很好的保證,4.8min的分析單針可以鑒定2158蛋白,24min可以得到與傳統蛋白組學長梯度分析相當的結果。

圖4. 高通量dia-PASEF方案

小結

timsTOF Pro帶來的采集速度與靈敏度的同時提升,使得其在短梯度下也能實現蛋白深度覆蓋,結合其在大隊列樣本分析中展現出的卓越穩定性,相信基于4D質譜平臺開發的高通量和高靈敏度臨床蛋白組學方法,必將在生物醫學基礎研究和臨床診斷中有著廣闊的應用前景。伴隨隨著4D-蛋白質組學方案的不斷完善,轉化蛋白組學將進入全新時代,臨床隊列研究也必將從中獲益。

參考文獻:

Stephanie Kaspar-Schoenefeld, et al., High throughput 4D-Proteomics – Application of dia-PASEF® and the Evosep One for short gradients. App Note LCMS-170

Thomas Kosinski, et al., Maximized throughput and analytical depth for shotgun proteomics using PASEF on a TIMS equipped QTOF. ASMS 2018, TP 685

Thomas Kosinski, et al., Short nanoLC gradients optimize throughput on a TIMS equipped QTOF with PASEF, ASMS 2019, TP 514.

Philipp E Geyer, et al., Revisiting biomarker discovery by plasma proteomics, Mol Syst Biol. (2017) 13: 942.

本文轉載自“布魯克質譜”公眾號。

 

 

 



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