2024-09-19
自2023年Thermo Fisher推出(chu)Orbitrap Astral質(zhi)(zhi)譜儀以來，該儀器(qi)迅速成(cheng)為蛋白質(zhi)(zhi)組學(xue)研(yan)究領域的核心工具。作為一款結合(he)超高靈(ling)敏(min)度(du)和高分辨率的質(zhi)(zhi)譜平臺，Astral 在多種研(yan)究領域中展(zhan)現出(chu)卓越性能(neng)，特別是(shi)在單細胞蛋白質(zhi)(zhi)組學(xue)、修(xiu)飾蛋白組學(xue)、宏蛋白組學(xue)以及(ji)疾病標志物發(fa)現等方面(mian)。這(zhe)款儀器(qi)能(neng)夠捕(bu)捉(zhuo)極(ji)低(di)豐度(du)的蛋白質(zhi)(zhi)信號，并在復雜樣(yang)本中實現更深層次的蛋白質(zhi)(zhi)解析，為科學(xue)家(jia)提供了強大的數據(ju)支持(chi)。派森諾此前對(dui)Astral實測數據(ju)進行了展(zhan)示：
自 Astral 質譜(pu)儀推出(chu)后，已(yi)有超(chao)過 60 篇蛋(dan)白組相關的(de)研究和(he)(he)論(lun)文發表（包(bao)括bioRxiv文章(zhang)），展(zhan)示了該技術在推動(dong)科學突破(po)方面的(de)巨(ju)大潛力。其(qi)高通量分析能力可為精準醫(yi)學和(he)(he)藥物開發提供重要(yao)幫助，不僅提升了數(shu)據采集的(de)效(xiao)率(lv)，還加速了臨床和(he)(he)基(ji)礎研究中的(de)新發現(xian)，展(zhan)現(xian)了 Orbitrap Astral 在跨學科領域(yu)的(de)巨(ju)大潛力。
Astral質(zhi)譜儀
本(ben)文將詳細(xi)匯總這(zhe)(zhe)些基(ji)于(yu) Orbitrap Astral 的(de)研(yan)究(jiu)成果(guo)，分析其(qi)在不同(tong)應用場(chang)景下的(de)影響力，幫(bang)助(zhu)讀者(zhe)全(quan)面了(le)解這(zhe)(zhe)一前沿技術在現代科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)中的(de)發(fa)展趨(qu)勢及其(qi)未來(lai)應用前景。
一、發表論文
自(zi) Orbitrap Astral 質(zhi)(zhi)譜儀(yi)于 2023 年推出以來，蛋(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)組(zu)學(xue)領(ling)域的(de)(de)(de)研究論文數(shu)量(liang)(liang)持(chi)續增加，尤其是(shi)在(zai)高(gao)通量(liang)(liang)、高(gao)靈敏度的(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)析方面。該技術已被廣泛應用于不(bu)同類型的(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)組(zu)研究，包括復(fu)雜疾(ji)病(bing)如癌癥、神經(jing)退行性疾(ji)病(bing)等中(zhong)的(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)功能(neng)解析。隨著儀(yi)器的(de)(de)(de)高(gao)分(fen)(fen)辨率和低豐度蛋(dan)白(bai)檢測能(neng)力的(de)(de)(de)提升(sheng)，科學(xue)家們能(neng)夠(gou)更快速、更全面地進行蛋(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)組(zu)學(xue)研究，使得相關領(ling)域的(de)(de)(de)文章數(shu)量(liang)(liang)穩步增長。
根據檢索結(jie)果粗略統計(ji)發現(xian)，基于(yu)Orbitrap Astral蛋(dan)(dan)白組(zu)學(xue)的文章中，有近一半采用常規DIA定(ding)量蛋(dan)(dan)白組(zu)技(ji)術，研(yan)究方(fang)向包括血漿蛋(dan)(dan)白組(zu)、唾液蛋(dan)(dan)白組(zu)、細菌蛋(dan)(dan)白組(zu)等特殊樣本蛋(dan)(dan)白組(zu)，策略優化、檢測(ce)/分(fen)析技(ji)術探索等方(fang)法學(xue)，腫(zhong)瘤、神經(jing)退行性(xing)疾(ji)病、糖尿病等臨床疾(ji)病，以及環境、蛋(dan)(dan)白結(jie)構等。
從發(fa)(fa)表(biao)(biao)論文(wen)(wen)占比來看，Orbitrap Astral質譜儀推(tui)出僅(jin)一年多，國(guo)(guo)內(nei)作為(wei)第一發(fa)(fa)表(biao)(biao)單位的(de)文(wen)(wen)章占比約1/4，表(biao)(biao)明Orbitrap Astral在國(guo)(guo)內(nei)科研領域的(de)得到(dao)非(fei)常關注與應用(yong)。并且國(guo)(guo)外發(fa)(fa)表(biao)(biao)的(de)文(wen)(wen)章以方法類為(wei)主，而國(guo)(guo)內(nei)發(fa)(fa)表(biao)(biao)文(wen)(wen)章以應用(yong)型為(wei)主。經過(guo)近一年左(zuo)右的(de)技術(shu)優(you)化與數(shu)(shu)據積(ji)淀，越來越多的(de)科研工(gong)作者把(ba)Orbitrap Astral作為(wei)蛋白組學技術(shu)的(de)首選平(ping)臺，預計未(wei)來3年內(nei)基于Orbitrap Astral的(de)研究論文(wen)(wen)將(jiang)呈現指數(shu)(shu)增長的(de)趨勢(shi)。
二、主要應用
Orbitrap Astral 質(zhi)譜儀的(de)核心(xin)優勢體現在其對低豐(feng)度(du)蛋(dan)白的(de)高效檢測(ce)。該儀器能夠(gou)(gou)在復雜(za)樣(yang)本(ben)（如血漿、組織甚至單細胞）中進行深(shen)度(du)蛋(dan)白質(zhi)分析，尤其在疾(ji)(ji)病(bing)標志物的(de)發現中扮(ban)演(yan)了重要角色。其靈敏度(du)使研(yan)究人員能夠(gou)(gou)識別(bie)出那些在傳統技術中難以檢測(ce)的(de)蛋(dan)白質(zhi)，從而推動精準醫學中的(de)新藥開發和(he)疾(ji)(ji)病(bing)診斷工具的(de)改進，尤其是在癌癥和(he)代謝疾(ji)(ji)病(bing)的(de)生物標志物研(yan)究中。
相較于其他質譜儀(yi)，Astral 帶來了(le)顯(xian)著的(de)技術(shu)突破，特別是在蛋(dan)白質鑒定和(he)定量分析(xi)方面。憑借其超(chao)高的(de)分辨(bian)率和(he)掃描速度，Astral 可以一次性(xing)(xing)分析(xi)更多的(de)蛋(dan)白質樣(yang)本(ben)，同時保持極高的(de)精度。這種高通量和(he)高靈敏度結(jie)合的(de)特點極大加快了(le)蛋(dan)白質組學研究進展，顯(xian)著縮短了(le)從樣(yang)本(ben)制備到數據獲取的(de)時間，并提高了(le)實驗結(jie)果(guo)的(de)可靠(kao)性(xing)(xing)和(he)可重復(fu)性(xing)(xing)。
對(dui)于(yu)單細(xi)胞(bao)蛋白(bai)組(zu)學研(yan)(yan)究，蛋白(bai)鑒定深(shen)度(du)可達2000~6000+不同(tong)研(yan)(yan)究中使用的細(xi)胞(bao)類型及(ji)細(xi)胞(bao)數目(mu)有差異，導致(zhi)鑒定數差異較大；血漿(jiang)蛋白(bai)組(zu)60min可鑒定到(dao)6000+蛋白(bai)；唾液、組(zu)織(zhi)、常規細(xi)胞(bao)樣(yang)本(ben)(ben)可鑒定到(dao)上萬(wan)種蛋白(bai)；宏蛋白(bai)組(zu)分(fen)析糞便復雜(za)樣(yang)本(ben)(ben)，鑒定蛋白(bai)數高(gao)達44000+。
三、未(wei)來趨勢
隨著 Orbitrap Astral 質譜儀的(de)(de)(de)廣泛應(ying)用，蛋白質組學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)正不斷(duan)邁向(xiang)新(xin)的(de)(de)(de)高(gao)度(du)。未來，單細(xi)(xi)胞蛋白質組學(xue)(xue)(xue)將成為(wei)關鍵發(fa)展方向(xiang)，通過解析個體細(xi)(xi)胞內(nei)的(de)(de)(de)蛋白質網絡變(bian)化(hua)，科學(xue)(xue)(xue)家(jia)們將深入揭示細(xi)(xi)胞間的(de)(de)(de)異(yi)質性。這項技術將為(wei)腫瘤(liu)異(yi)質性、免疫(yi)學(xue)(xue)(xue)和生殖(zhi)發(fa)育等領域帶來全新(xin)的(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)視角，使單細(xi)(xi)胞蛋白質組學(xue)(xue)(xue)成為(wei)生命(ming)科學(xue)(xue)(xue)研究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)核心(xin)。此外，血漿蛋白組學(xue)(xue)(xue)鑒(jian)定深度(du)的(de)(de)(de)提(ti)升將顯(xian)著加(jia)速(su)臨(lin)床診(zhen)斷(duan)和預后生物標(biao)志(zhi)物的(de)(de)(de)發(fa)現與應(ying)用，推動基礎生物學(xue)(xue)(xue)、臨(lin)床轉化(hua)和精準醫(yi)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)突破性進展。
1、更高的靈敏度和分(fen)辨率(lv)
Astral 質(zhi)譜(pu)儀相較于(yu)傳(chuan)統的(de) Orbitrap 質(zhi)譜(pu)儀，具有更高的(de)靈敏度(du)和(he)分辨率(lv)。這使其(qi)在檢測低豐度(du)蛋(dan)白質(zhi)和(he)修飾(shi)蛋(dan)白（如磷酸(suan)化、糖基化等(deng)）時具有顯(xian)著優勢。未來(lai)的(de)研究趨勢將繼(ji)續朝著高通(tong)量、全覆蓋的(de)蛋(dan)白質(zhi)鑒定(ding)方向發展(zhan)，Astral 質(zhi)譜(pu)將助力于(yu)揭示更多的(de)低豐度(du)或(huo)難以檢測的(de)蛋(dan)白質(zhi)。
2、單細(xi)胞蛋白質組學
單細(xi)胞(bao)分析是蛋(dan)白質組(zu)學(xue)的重要發(fa)展方向之一，特別是在腫瘤研究和(he)個性化醫學(xue)領(ling)域(yu)。隨著 Astral 質譜儀在單細(xi)胞(bao)蛋(dan)白質組(zu)學(xue)中的應用不(bu)斷增加，它能夠提供更(geng)精確的定量和(he)鑒(jian)定能力，推(tui)動(dong)單細(xi)胞(bao)蛋(dan)白質表達(da)譜研究的發(fa)展。
3、蛋(dan)白(bai)質翻譯后(hou)修飾的高通(tong)量檢測
翻(fan)譯(yi)后修(xiu)(xiu)飾（如磷酸(suan)化、乙酰化等）在蛋白質(zhi)功能(neng)調控中起(qi)著至關重要的作用(yong)。Astral 質(zhi)譜儀具備出(chu)色的動態范圍和高分辨率(lv)，在未來的研(yan)究中，有望用(yong)于深入(ru)解(jie)析多種翻(fan)譯(yi)后修(xiu)(xiu)飾，揭示復(fu)雜生(sheng)物過程中的信號通路。
4、整合多組學數據
未來蛋白質組(zu)學(xue)(xue)與其他(ta)組(zu)學(xue)(xue)（如轉錄(lu)組(zu)學(xue)(xue)、代謝組(zu)學(xue)(xue)）的整合(he)趨勢將日益明顯。Astral 質譜儀能夠與其他(ta)高(gao)通(tong)量(liang)組(zu)學(xue)(xue)平臺(tai)結合(he)，通(tong)過深度解析多層次(ci)的生物(wu)信息(xi)，有助于構建更完整的生物(wu)學(xue)(xue)網絡(luo)。
5、臨床蛋白質組學應用
質譜技(ji)術在(zai)臨(lin)床診斷中(zhong)的(de)應用也(ye)會進一步拓展，特別是在(zai)生物標志物的(de)發現和驗證中(zhong)。Astral 質譜儀具備快速分(fen)析和高靈敏度檢(jian)測(ce)(ce)的(de)特點，可以在(zai)未來的(de)臨(lin)床蛋白質組學應用中(zhong)幫助(zhu)實現個體化醫療、早期(qi)疾(ji)病篩(shai)查和動態治療監測(ce)(ce)。
總的來說，Orbitrap Astral質(zhi)譜的橫空(kong)出世，憑(ping)借其(qi)高(gao)靈敏度(du)、高(gao)分(fen)(fen)析效率、高(gao)深度(du)覆蓋等技(ji)術(shu)特點將為(wei)蛋白質(zhi)組(zu)學(xue)技(ji)術(shu)應用帶來革(ge)命(ming)性的突(tu)破(po)，尤其(qi)是在復雜樣(yang)品分(fen)(fen)析和(he)多(duo)層次(ci)組(zu)學(xue)數據(ju)整合領域，引領下一代蛋白質(zhi)組(zu)學(xue)時代的發展。讓我們期待更(geng)多(duo)突(tu)破(po)性研究的問世。
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