ASMS 2023丨布魯克質(zhì)譜新品繼續(xù)引領單細胞蛋白質(zhì)組學

2023.6.07

　　MS/MS掃描速度提升至300Hz的timsTOF Ultra，進一步推進空間蛋白質(zhì)組學和單細胞多組學；新型離子源和微升流噴霧針、采集方法和軟件帶來更穩(wěn)定、更靈敏、更快速的4D-蛋白質(zhì)組學

　　01.timsTOF Ultra 質(zhì)譜儀

　　timsTOF Ultra PASEF掃描速度提高至300 Hz，可實現(xiàn)超快速MS/MS

　　timsTOF Ultra能夠在單細胞靈敏度（0.125ng）下鑒定>5,000個蛋白質(zhì)和>55,000條多肽，且擁有高置信度（FDR<1%）

　　02.新型 CSI Ultra 離子源

　　擁有渦流設計，促進離子化，顯著提高NanoLC（50nL-5000nL/min）流速下的靈敏度

　　03.VistaScan 軟件

　　支持新型midia-PASEF掃描，擁有類似dda的MS/MS可追溯性，同時具有“高保真”4D-蛋白質(zhì)組學的dia靈敏度

　　04.新型微升流噴霧針

　　連接UPLC實現(xiàn)微升流高通量4D-蛋白質(zhì)組學，使用獨特的VIP-HESI離子源，具有高穩(wěn)定性和靈敏度

　　05.Proteoscape? 軟件

　　使用Biognosys IRT試劑盒具有實時QC模式

　　06.SCiLS? Lab 2024 質(zhì)譜成像軟件

　　將脂質(zhì)的MALDI成像結(jié)果和HiPlex-IHC靶向蛋白的空間表達信息整合在一起，形成了完整的、以MALDI技術(shù)為先導的空間組織生物學分析流程

　　2023年6月5日美國德克薩斯州休斯頓 —— 在第71屆ASMS會議上，布魯克公司（納斯達克代碼：BRKR）推出了全新timsTOF Ultra質(zhì)譜儀，為4D-蛋白質(zhì)組學timsTOF平臺帶來了變革性靈敏度提升。它包含更大毛細管和優(yōu)化渦流氣體的新型Captive Stray（CSI）Ultra離子源，第四代TIMS（捕集離子淌度）XR淌度池和14位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。timsTOF Ultra可以在0.125ng進樣量的單細胞水平上鑒定超過55000條肽段，對應超過5000個蛋白質(zhì)種類（FDR<1%），而且超過4800個蛋白的定量CV值小于20%，低于1ng蛋白進樣量的突破性靈敏度和定量性能為蛋白質(zhì)組學研究建立了一個新標準。timsTOF Ultra擁有無與倫比的靈敏度，加上timsTOF平臺的穩(wěn)定性，以及高達300Hz的PASEF MS/MS掃描速度，為超低樣品量的應用提供了顯著的性能改進，包括無偏的單細胞蛋白質(zhì)組學和單細胞脂質(zhì)組學、無偏的空間蛋白質(zhì)組學、免疫肽組學、磷酸化蛋白質(zhì)組學、PTM分析和蛋白質(zhì)相互作用（PPI）研究。

　　德國柏林馬克斯·德爾布呂克中心空間蛋白質(zhì)組學課題組負責人Fabian Coscia博士說：“ timsTOF Ultra上的單細胞靈敏度的dia-PASEF工作流程將我們的低上樣量組織蛋白質(zhì)組學研究提升到了一個新的水平。使用20分鐘nanoflow LC梯度結(jié)合布魯克的優(yōu)化dia-PASEF（3x8采集窗口）方法，可以從僅1,500μm2的激光顯微切割小鼠肝臟FFPE組織的區(qū)域內(nèi)（相當于1-2個肝細胞）重復地定量到1,500–2,000種蛋白質(zhì)?！?/p>

　　這些timsTOF Ultra的進展是在不影響高通量蛋白質(zhì)組學出色穩(wěn)健性的情況下實現(xiàn)的，例如每天分析50個樣本（SPD），甚至高達398個SPD，也不影響<1%的肽和<1%的蛋白質(zhì)FDR（錯誤發(fā)現(xiàn)率）的鑒定，避免了出現(xiàn)在靶向免疫識別方法的交叉反應性。

　　維也納分子病理學研究所（IMP）創(chuàng)新中心、格雷戈爾·孟德爾研究所（GMI）和奧地利科學院分子生物技術(shù)研究所（IMBA）蛋白質(zhì)組學負責人Karl Mechtler教授補充道：“為了真正理解細胞機制和疾病，區(qū)分不同的細胞類型是至關重要的。雖然單細胞分析已經(jīng)改變了游戲規(guī)則，我們在最大限度地解決其潛在通量和可分析的蛋白質(zhì)方面面臨障礙。在單細胞實驗中檢測6000種或更多的蛋白質(zhì)是有生物學意義的。timsTOF Ultra克服了這些障礙，使我們能夠以無與倫比的速度和靈敏度探索單個細胞的蛋白質(zhì)組。多虧了timsTOF Ultra，單細胞分析達到了新的高度，我很高興看到這一突破將我們帶向下一步?！?/p>

　　布魯克還推出了VistaScan軟件，利用大規(guī)模離子淌度信息使TIMS ramp與四極桿掃描同步。這個復雜的動態(tài)連接模塊將支持Stefan Tenzer提出的全新midia-PASEF掃描模式(doi.org/10.1101/2023.01.30.526204)。

　　德國美因茨亥姆霍茲轉(zhuǎn)化醫(yī)學腫瘤研究所(HI-TRON Mainz)大學醫(yī)學中心質(zhì)譜中心負責人Stefan Tenzer教授評論道：“我們的實驗室專注于最高靈敏度和最高信息提取量的定量蛋白質(zhì)組學方法。我們與布魯克一起開發(fā)了新型最大信息量的dia (midia) PASEF采集模式，提供數(shù)據(jù)非依賴型采集（dia）的靈敏度同時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為類似數(shù)據(jù)依賴型采集（dda）的譜圖。midia-PASEF在免疫肽組學和磷酸化蛋白質(zhì)組學方面的應用潛力尤其令人興奮?！?/p>

　　布魯克已從德國美因茨約翰內(nèi)斯古騰堡大學的大學醫(yī)學中心獲得midia-PASEF的獨家授權(quán)，并計劃于2023年將midia-PASEF作為產(chǎn)品發(fā)布。timsTOF Ultra配備了所需的VistaScan采集功能。

　　此外，timsTOF Ultra具有進一步改進的dda-PASEF采集模式，將掃描速度提高到300Hz，每分鐘可獲得包含18,000個碰撞截面（CCS）的MS/MS譜圖，在幾分鐘的短梯度下就實現(xiàn)深度覆蓋的4D-蛋白質(zhì)組學和4D-脂質(zhì)組學/4D-代謝組學。

　　Captive Spray Ionization (CSI) Ultra 離子源

　　布魯克CSI Ultra離子源是實現(xiàn)納升流速最高靈敏度的關鍵，它通過將渦流氣體集中在納升噴霧針以改善離子傳輸，進一步優(yōu)化了timsTOF Ultra的性能。渦旋氣體可以在50-5000nL/min的流速下正常電離。

　　哥廷根大學蛋白質(zhì)組學核心設施負責人Christof Lenz博士評論道：“新CSI源的安裝變得更加簡單，我們現(xiàn)在可以在一分鐘內(nèi)更換相同或更好性能的色譜柱和噴霧針。此外，新穎的旋入式設計提供噴霧針定位和對準，無需手動調(diào)整。我喜歡它，重要的是，我實驗室的技術(shù)人員也喜歡！”

　　用于更高流速4D-蛋白質(zhì)組學的微升流噴霧針

　　布魯克卓越的VIP-HESI離子源現(xiàn)在配備了新型微升流噴霧針。利用timsTOF平臺的超高靈敏度、穩(wěn)健性和速度，可在微升液相色譜流速下實現(xiàn)高效電離。

　　慕尼黑工業(yè)大學Küster實驗室的Johanna Tüshaus博士說：“在規(guī)劃一個大規(guī)模的腦蛋白質(zhì)組學分析項目時，我們需要一個快速、靈敏、穩(wěn)健的LC-MS/MS裝置。VIP-HESI源可以將我們完善的微升液相色譜技術(shù)與timsTOF HT結(jié)合起來，這個強大的組合在短梯度下兼具掃描速度和靈敏度，實現(xiàn)深度蛋白質(zhì)組覆蓋。50μm ESI噴霧針的開發(fā)是微升流速和timsTOF聯(lián)用靈敏度提升的關鍵?！?/p>

　　西雅圖系統(tǒng)生物學研究所莫里茨實驗室研究科學家Mukul Midha博士補充說：“為了進行大規(guī)模的定量蛋白質(zhì)組學，具有高度穩(wěn)定的電噴霧條件是必不可少的。布魯克 VIP-HESI 源為復雜的血漿樣品提供了分析所需的重現(xiàn)性。離子源硬件連接簡單，參數(shù)易于優(yōu)化，噴霧穩(wěn)定性極佳。這些改進提高了樣品通量，實現(xiàn)了 100% 的正常運行效率，并獲得穩(wěn)定、精確的蛋白質(zhì)定量能力。”

　　布魯克ProteoScape軟件與Biognosys iRT試劑盒實現(xiàn)實時QC

　　布魯克推出基于GPU的4D-蛋白質(zhì)組學實時數(shù)據(jù)庫搜索軟件ProteoScape，該軟件可以結(jié)合Biognosys iRT試劑盒提供全新質(zhì)量控制（QC）功能。Biognosys iRT試劑盒包含11種非天然合成肽，設計具有穩(wěn)定性、靈敏度、保留時間間隔和CCS功能，可確保最佳的系統(tǒng)性能實時監(jiān)測。

　　西班牙科爾多瓦大學Reina Sofia醫(yī)院IMIBIC質(zhì)譜和分子成像部門負責人Eduardo Chicano-Gálvez博士表示：“質(zhì)量控制（QC）模塊的實時監(jiān)控確保了我們的平臺平穩(wěn)運行，珍貴的臨床樣本不會丟失。我們現(xiàn)在能夠在保持靈敏度、穩(wěn)定性、可追溯性和結(jié)果可靠的情況下，實現(xiàn)短時間內(nèi)大隊列臨床蛋白質(zhì)組學項目的分析?！?/p>

　　布魯克ProteoScape軟件還集成了第三方工具，包括BPS Novor軟件包，用于免疫肽組學和宏蛋白質(zhì)組學的快速，準確的從頭測序，包括傳統(tǒng)方法無法獲取的特異性酶切信息。所有現(xiàn)有的布魯克PaSER軟件用戶都將升級到布魯克ProteoScape。

　　SCiLS Lab的功能整合 —— 形成了完整的空間組織生物學分析流程

　　SCiLS Lab 2024引入了MetaboScape?的代謝物和脂質(zhì)分子注釋功能，并進一步加強了帶有CCS值的4D特征信息挖掘功能，從而形成了完整的、基于多組學技術(shù)的空間組織生物學分析流程。SCiLS Lab 2024提供了一個綜合性的多組學數(shù)據(jù)集成和分析功能，將MALDI HiPLEX IHC靶向蛋白質(zhì)成像與同一組織中的代謝物、脂質(zhì)分子和聚糖分子的空間分析相結(jié)合，并引入了全新的自動區(qū)域分割和統(tǒng)計學輪廓分析功能。

　　德克薩斯大學奧斯汀分?；瘜W系質(zhì)譜成像中心主任Erin H.Seeley博士表示：“SCiLS Lab全新的4D特征信息挖掘功能全面聚焦于帶有CCS信息的MALDI成像數(shù)據(jù)分析。這大大加快了我們的質(zhì)譜成像工作流程，并實現(xiàn)了組織樣本的高效評估。SCiLS Lab的功能整合為我們的多維度數(shù)據(jù)分析帶來了極大的使用便利，并促使我們進一步挖掘timsTOF fleX的應用潛力?！?/p>

　　MetaboScape 2024現(xiàn)在還支持利用穩(wěn)定的同位素標記的脂質(zhì)標準品進行半定量分析，并整合了由代謝組學界推動的領域?qū)Ｓ谜Z言 -Mass Spec Query Language（MassQL）。

　　OligoQuest? 2.0軟件增加了自定義寡核苷酸修飾的功能

　　新發(fā)布的OligoQuest 2.0軟件增強了RNA和寡核苷酸表征功能，能夠通過完整質(zhì)量分析和MS/MS分析確認全長產(chǎn)物 (FLP）以及副產(chǎn)物的序列。此外，OligoQuest解決方案還能確認經(jīng)過修飾的RNA序列和寡核苷酸異構(gòu)體中的堿基替換?？蛻艨梢远ㄖ扑麄兊墓押塑账峤M成單元 "字母表"，來注釋標準或自定義的修飾。

　　阿斯利康哥德堡制藥開發(fā)部的Fritz Schweikart博士說："有了OligoQuest，我們終于得到了一個等待已久的分析工具，它極大地簡化了我們的反義寡核苷酸（ASO）分析流程，并且還能對MS/MS數(shù)據(jù)進行深入分析。現(xiàn)在軟件可以輕松地分析化學降解，手動分析MS/MS數(shù)據(jù)已經(jīng)成為歷史。雖然軟件后臺質(zhì)量匹配算法非常復雜，但是軟件用戶交互界面卻非常簡單直觀?！?/p>

　　針對代謝組學市場的超高ESI-TOF靈敏度高分辨質(zhì)譜

　　布魯克推出新一代impact? II VIP高分辨率QTOF質(zhì)譜儀，采用新型VIP-HESI源，為全面篩查和定量任務提供終極靈敏度。在經(jīng)過廣泛驗證的impact QTOF可靠性的基礎上，新的技術(shù)創(chuàng)新進一步提高了impact II VIP在全靈敏度高分辨模式下的靈敏度，同時兼顧高性能質(zhì)量分辨率、靈敏度和動態(tài)范圍。