2024-05-09
近年來，隨著(zhu)色譜(pu)-質(zhi)(zhi)譜(pu)聯(lian)用(yong)技術的(de)(de)不(bu)斷進步和(he)數(shu)據分析(xi)能力的(de)(de)顯著(zhu)提(ti)(ti)升，基(ji)于質(zhi)(zhi)譜(pu)的(de)(de)蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)組(zu)學(xue)(xue)(xue)技術已成為(wei)主流的(de)(de)研究方(fang)法，在(zai)各個領域(yu)均被廣泛應用(yong)。蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)組(zu)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)潛力不(bu)僅體現在(zai)為(wei)植(zhi)物生長發育與抗(kang)逆、食品工藝與品質(zhi)(zhi)、微生物發酵等科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)研究提(ti)(ti)供新的(de)(de)見解和(he)解決方(fang)案，同(tong)時，在(zai)醫(yi)(yi)學(xue)(xue)(xue)領域(yu)也(ye)助力疾病標志(zhi)物和(he)藥物靶(ba)點(dian)的(de)(de)發現、解析(xi)復(fu)雜病理過程，推動了精準醫(yi)(yi)療的(de)(de)進展(zhan)。蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)組(zu)學(xue)(xue)(xue)作為(wei)生命科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)研究的(de)(de)熱點(dian)，科(ke)(ke)研人員對蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)組(zu)學(xue)(xue)(xue)檢測的(de)(de)深度(du)、定量的(de)(de)準確性以及靈(ling)敏度(du)不(bu)斷提(ti)(ti)出更高的(de)(de)要(yao)求。
Bottom-up（自下而(er)上）策略在基于質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)的蛋白(bai)質(zhi)(zhi)組學研(yan)究中是一種應用廣泛的成熟技術。整體實驗流程簡述(shu)如下：樣本通過特(te)定方(fang)法提(ti)取蛋白(bai)質(zhi)(zhi)，經酶解為(wei)肽(tai)(tai)段(duan)，肽(tai)(tai)段(duan)經色譜(pu)(pu)分離后由質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)儀檢測（肽(tai)(tai)段(duan)離子化(hua)后進入“質(zhi)(zhi)量分析(xi)器”掃描，并記錄譜(pu)(pu)圖(tu)信(xin)號），得到(dao)質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)原(yuan)始數據，隨后對譜(pu)(pu)圖(tu)解析(xi)得到(dao)蛋白(bai)質(zhi)(zhi)定性定量信(xin)息(xi)。
Astral質譜儀(yi)構造圖
質(zhi)譜儀(yi)作為蛋白(bai)質(zhi)組學核(he)心檢測設備近幾年(nian)不(bu)斷更新換代[1]，尤其是(shi)2023年(nian)6月(yue)，賽(sai)默飛(fei)在(zai)ASMS上發布全新Orbitrap Astral超高(gao)分(fen)辨質(zhi)譜儀(yi)，迅速(su)引起了廣泛的(de)關注并對蛋白(bai)質(zhi)組學領域產生(sheng)了顛覆性的(de)影響[2]。Orbitrap Astral質(zhi)譜儀(yi)結(jie)合了三種(zhong)質(zhi)量分(fen)析儀(yi)：
①用于實現高(gao)選(xuan)擇性和(he)高(gao)離子傳輸(shu)率的四極桿質(zhi)量分(fen)析儀、
②用于實現高(gao)動態范圍和高(gao)分(fen)辨率(lv)測量的 Orbitrap質量分(fen)析(xi)儀(yi)以及
③用于(yu)實現快速(su)、靈敏(min)測(ce)量的新(xin)型不(bu)對稱(cheng)軌(gui)道無損質量分析器（Asymmetric track lossless）Astral。
Astral質譜儀
Astral工作原理(li)視(shi)頻(pin)動(dong)畫展示
Orbitrap Astral 質譜儀主要優勢(shi)
（1）通量(liang)更高：縮短(duan)檢(jian)測時間(jian)的同時保證了檢(jian)測深度(du)；
（2）覆蓋度更深：單次實驗蛋白鑒定深度遠(yuan)超此前研究；
（3）超(chao)高(gao)靈敏(min)度：高(gao)動(dong)態范圍檢(jian)測(ce)對準以及(ji)后加速(su)離子包的(de)設計(ji)極大提升了蛋(dan)白檢(jian)測(ce)的(de)靈敏(min)度和動(dong)態范圍；
（4）準(zhun)確和(he)精確的定量：生(sheng)成(cheng)高質量的數據增加結果可(ke)靠性(xing)。
Astral實力真的如(ru)傳聞中(zhong)優秀嗎？
讓我們一起(qi)用真實(shi)數(shu)據來檢驗Astral吧！本次內(nei)容將呈現派森諾基于Astral質譜儀的(de)實(shi)測數(shu)據，帶您了解全新產品Astral-DIA。1、重復性(xing)和穩定性(xing)
檢(jian)測數據(ju)三(san)次(ci)重復間保留時(shi)間和TIC強度(du)高(gao)度(du)一致，展示了系統的超強穩(wen)定性。
2、覆(fu)蓋度
以(yi)293T細胞為(wei)實驗樣本，采取Astral-DIA（data-independent acquisition數(shu)據(ju)非依(yi)賴性采集）模式，8分(fen)鐘檢測(ce)出(chu)蛋(dan)白(bai)數(shu)量(liang)將近9000，一(yi)天可處理180例樣本；24分(fen)鐘檢測(ce)出(chu)蛋(dan)白(bai)數(shu)量(liang)達(da)(da)到(dao)10000+，1小時檢測(ce)的(de)蛋(dan)白(bai)數(shu)量(liang)達(da)(da)到(dao)11000+，大(da)(da)大(da)(da)超過了以(yi)往研(yan)究中蛋(dan)白(bai)的(de)覆蓋度，并且(qie)有大(da)(da)量(liang)低(di)豐(feng)度蛋(dan)白(bai)檢出(chu)，檢測(ce)深度的(de)超大(da)(da)提(ti)(ti)升有助于我們發現(xian)更多(duo)(duo)蛋(dan)白(bai)，為(wei)各(ge)領域的(de)科學研(yan)究提(ti)(ti)供(gong)了更多(duo)(duo)可能性。
3、靈敏度
為(wei)(wei)(wei)了(le)檢(jian)測Astral的(de)靈敏度，我們(men)以293T為(wei)(wei)(wei)例，分(fen)別設置不同梯度的(de)上(shang)樣(yang)量(liang)，數據結果顯示，僅(jin)上(shang)樣(yang)量(liang)為(wei)(wei)(wei)1ng時，可(ke)檢(jian)出蛋白(bai)數量(liang)為(wei)(wei)(wei)4200+，當(dang)上(shang)樣(yang)量(liang)為(wei)(wei)(wei)5ng時，檢(jian)出蛋白(bai)數量(liang)達到6000+，這為(wei)(wei)(wei)超(chao)微量(liang)樣(yang)本分(fen)析提供了(le)解決方向和機會。
4、DIA與DDA性能比較
相(xiang)同上樣量，相(xiang)同梯度時，結果顯示(shi)DIA 蛋(dan)白鑒定(ding)結果高于(yu) DDA約10%左右，進一步印證了Astral-DIA優越的檢測能力(li)。
2023年6月(yue)Orbitrap Astral首次亮相就(jiu)驚艷了(le)市場(chang)，盡管至(zhi)今不足一年的(de)時間(jian)，它已經在(zai)學術界嶄(zhan)露頭(tou)角，發表(biao)了(le)多(duo)篇高(gao)質量的(de)研究文章，Orbitrap Astral以其獨(du)特的(de)性能和應(ying)用潛力(li)為微生物(wu)領(ling)(ling)域以及臨床疾病(bing)研究等領(ling)(ling)域注入(ru)了(le)新鮮活力(li)。
Orbitrap Astral蛋白質(zhi)組學文獻案例(li)分享
案例一(yi)
2024年2月(yue)1日，哥本(ben)哈根大學(xue)諾(nuo)和諾(nuo)德(de)基金會蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)中心的(de)(de)Jesper V. Olsen研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)團隊在Nature Biotechnology (IF 46.9)上發表了題為“Ultra-fast label-free quantification and comprehensive proteome coverage with narrow-window data-independent acquisition[3]”的(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)性(xing)(xing)論文。運用(yong)基于(yu)Orbitrap Astral質(zhi)譜儀的(de)(de)窄窗口式數據(ju)非依(yi)賴性(xing)(xing)采集（nDIA）方(fang)法技(ji)術對酵(jiao)母(mu)細胞及人(ren)HEK293樣本(ben)進行了蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)組(zu)分析(xi)，鑒(jian)定了約4500個(ge)(ge)酵(jiao)母(mu)蛋(dan)(dan)白(bai)和9600個(ge)(ge)人(ren)類蛋(dan)(dan)白(bai)，逼(bi)近(jin)全蛋(dan)(dan)白(bai)組(zu)覆蓋范圍。此外，研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)驗證了Astral定量方(fang)法的(de)(de)高準確性(xing)(xing)，進一步證實(shi)了Orbitrap Astral nDIA技(ji)術在定量蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)組(zu)分析(xi)中的(de)(de)杰出性(xing)(xing)能。
案例二
2024年3月7日，巴黎(li)薩克(ke)雷大學(xue)Jean Armengaud在微(wei)(wei)生(sheng)物頂級期刊Microbiome（IF=15.5）發表了題(ti)為(wei)“The astounding exhaustiveness and speed of the Astral mass analyzer for highly complex samples is a quantum leap in the functional analysis of microbiomes[4]”的(de)(de)研(yan)究性(xing)論文(wen)。文(wen)章創新性(xing)的(de)(de)采用(yong) Orbitrap Astral質譜儀支(zhi)撐的(de)(de)糞(fen)便宏蛋(dan)白質組學(xue)研(yan)究新策略(lve)，構(gou)建了蛋(dan)白質序列數據(ju)庫，從單個(ge)樣本中鑒定(ding)和(he)定(ding)量(liang) 44204 個(ge)蛋(dan)白質，使宏蛋(dan)白質組學(xue)鑒定(ding)深度有了突破(po)性(xing)進展，為(wei)臨床診斷(duan)提供(gong)支(zhi)持。
案例三
2024年3月20日，中國醫(yi)學科學院蘇(su)州系統醫(yi)學研(yan)究所葉(xie)子璐(lu)研(yan)究員與(yu)丹麥哥本哈根大學 Jesper V. Olsen教(jiao)授合(he)作在(zai)Nature Communications (IF 16.6)上發表了題為“One-Tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes[5]”的(de)研(yan)究性論文，運用Orbitrap Astral質譜儀(yi)的(de)創新One-Tip技術，在(zai)僅(jin)1000個(ge)細胞中實現(xian)了超9000種(zhong)(zhong)蛋白質的(de)高效(xiao)識別，更在(zai)單個(ge)小鼠受精卵中鑒定出超過6000種(zhong)(zhong)蛋白質。這一技術優化(hua)了樣品處理(li)步(bu)驟并增強了分析(xi)能(neng)力，為疾病治療提供了全新視野(ye)。
派(pai)森(sen)諾生物(wu)科技有(you)限(xian)公司近(jin)期推(tui)出Astral-DIA蛋白組分析(xi)服務，旨在(zai)通過尖端的(de)技術手段，為科研工作者深度解析(xi)蛋白質動(dong)態(tai)。我們誠摯(zhi)邀(yao)請所有(you)對精準(zhun)定量(liang)蛋白質組學(xue)與功能分析(xi)感(gan)興趣(qu)的(de)老師(shi)們，共同探索生命奧秘，解鎖科學(xue)新知(zhi)。期待您的(de)垂詢，攜手共創科研新篇(pian)章！
參(can)考文(wen)獻
1. Zhao Y, Xue Q, Wang M, et al. Evolution of Mass Spectrometry Instruments and Techniques for Blood Proteomics. J Proteome Res. 2023;22(4):1009-1023.
2. Kuster B, Tüshaus J, Bayer FP. A new mass analyzer shakes up the proteomics field. Nat Biotechnol. Published online February 1, 2024.
3. Guzman UH, Martinez-Val A, Ye Z, et al. Ultra-fast label-free quantification and comprehensive proteome coverage with narrow-window data-independent acquisition. Nat Biotechnol. Published online February 1, 2024.
4.Dumas T, Martinez Pinna R, Lozano C, et al. The astounding exhaustiveness and speed of the Astral mass analyzer for highly complex samples is a quantum leap in the functional analysis of microbiomes. Microbiome. 2024;12(1):46. ;
5.Ye Z, Sabatier P, Martin-Gonzalez J, et al. One-Tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes [published correction appears in Nat Commun. 2024 Apr 10;15(1):3099]. Nat Commun. 2024;15(1):2474.
