布鲁克携手timsTOF Pro、PASEF推动蛋白质组学高精度分析

  uedbet体育讯 2018年11月15日,第十届中国蛋白质组学大会(CNHUPO)在广州召开。布鲁克携捕获型离子淌度质谱timsTOF Pro、超高分辨磁共振质谱scimaX等众多明星产品参加了本次盛会。会后,uedbet体育讯采访到了布鲁克董事总经理兼执行副总裁Dr. Rohan Thakur,听他讲述布鲁克在蛋白质组学研究中发挥的作用。

慕尼黑工业大学Andreas David Brunner(左)和Bruker董事总经理兼执行副总裁 Dr. Rohan Thakur(右)

CNHUPO的“铁杆粉丝”

  Rohan Thakur回忆到,由CNHUPO举办的第一届中国蛋白质组学大会于2000年召开。从那时起,布鲁克便开始参加中国蛋白质组学大会,“中国蛋白质组学大会已经成功举办了九届,布鲁克也参加了九届,今年将是布鲁克参加的第十届大会”。

  谈到国际蛋白质组学会议和中国蛋白质组学大会的区别。Rohan Thakur表示,在参会人数方面,国际蛋白质组学会议参与人数在九百人左右,而中国蛋白质组学大会参与人员高达一千人,这表明蛋白质组学在中国受到极大的关注,布鲁克也非常荣幸能参加每一届的中国蛋白质组学大会。

合作共赢,推动检测技术发展

  Rohan Thakur介绍到在往届的大会报告中,来自慕尼黑工业大学的Andreas David Brunner使用布鲁克的timsTOF Pro进行蛋白质组学研究,而Andreas David Brunner的导师Matthias Mann教授则是布鲁克重要的合作者之一。布鲁克通过与Matthias Mann教授合作,双方共同开发了timsTOF Pro的PASEF扫描方式,并且将这种方法应用于蛋白质组学研究。对于高度复杂的蛋白质组样本,采用布鲁克timsTOF Pro的PASEF扫描方式提高了灵敏度,并有效提高蛋白质鉴定的可信性。蛋白质组学研究需要快速的数据采集,扫描速度越快,灵敏度就会越高。在目前的商品化质谱仪中,timsTOF Pro的PASEF扫描模式具有更高的扫描速度。

  Rohan Thakur认为引用Matthias Mann教授的话可以更好的表述这个方法为蛋白质组学分析带来的好处:通过扫描速度、灵敏度、谱图归属性的提高,使用布鲁克的timsTOF Pro可以获得更多、更精准的检测数据。这种新技术有可能革新蛋白质组学的几个领域:在需要运行大批量样品中确保速度和稳定性的临床研究;需要增加灵敏度的应用,例如磷酸化多肽的富集实验或数量有限的待分析细胞;使用同位素标签的定量实验,由于附加的离子淌度至少能部分去除由共洗脱峰带来的污染物,从而避免了由污染物带来的同位素抑制效应和由此产生的误差。

timsTOF Pro推动蛋白质组学检测技术发展

  双TIMS分离技术 大幅提升分辨率


timsTOF Pro的双TIMS,同步的四极杆质量过滤器,高速碰撞池,高分辨UHR-TOF

  离子淌度种类很多,Bruker创新性地使用了双TIMS捕获型离子淌度分离装置,离子在第一个TIMS部分中进行累积,然后在第二个TIMS中根据淌度进行分离,经过分离后的离子继续用于MS/MS碎裂,随后重复该步骤。在PASEF过程中,当第二个TIMS进行分离时,第一个TIMS也同时在平行地累积离子,这样可以实现近乎100%的离子利用率。“经过Bruker对timsTOF的精细优化,timsTOF Pro采用PASEF的扫描模式,更适合进行蛋白质组学研究”。


timsTOF Pro捕集离子淌度飞行时间质谱

  对于如何提高蛋白质鉴定准确率,Rohan Thakur表示在使用传统分析方法时,使用者可以获得色谱信息、荷质比以及峰强度,在使用timsTOF Pro后,除了上述三种信息外,使用者可以获得CCS值并构建四维信息,从而提高蛋白质鉴定有效性,降低假阳性率,最终提高蛋白质鉴别准确性。除了布鲁克自带软件外,还和MaxQuant和Peaks Studio进行合作,共同开发数据处理软件,从而实现更加精准定性与定量分析。

  增加准确率的碰撞截面积(CCS)值

  与传统的shotgun蛋白质组采集方法相比,timsTOF Pro采用PASEF这种方法可以更好、更快、更灵敏的获得深度覆盖的蛋白质信息,并获得准确的CCS值。在过去15年的蛋白质组学研究中,获得的数据只包含色谱和质谱谱图信息。CCS值的补充,可以有效降低鉴定的假阳性率,尤其对低丰度蛋白的准确鉴定具有重要意义。“除了shotgun蛋白质组分析,timsTOF Pro也可应用于其他生物领域”。通过使用PASEF模式后,timsTOF Pro成功应用于脂质组、代谢组研究,显著提高了灵敏度、扫描速度和数据质量。在数据处理过程中,通过使用分析软件预测CCS值,随后与实验测定的CCS值进行对比,从而提高鉴定结果的可信性。对于CCS值未来的发展,Rohan Thakur表示,希望将这个检测结果应用于更多的物质鉴定中,最终降低假阳性率。

  高通量、快速的临床蛋白质组学研究方案

  布鲁克与 Evosep公司合作,联合推出了高通量、快速的临床蛋白质组学研究的整体解决方案,相关论文发表于今年6月的bioRxiv。“我们将timsTOF Pro与Evosep One纳流液相色谱系统联合,通过采用短梯度、高通量的检测方法,可以在很短的时间内对临床样本分析,这套方案每天可以分析200个样本。我们对这套系统进行了详细评价,结果非常令人满意”。 

  Bruker质谱技术对蛋白质组研究的全方位支持

  布鲁克在蛋白质组学检测中占有重要地位,同时也推出了多种解决方案,每个领域都有对应的技术方法。“比如我们今年推出的超高分辨率FT/MRMS质谱scimaX,分辨率高达两千万,非常适合于非变性的完整蛋白质的分析;MALDI-TOF质谱成像技术,可以在组织水平进行原位的蛋白分析;timsTOF Pro适合于shotgun蛋白质组研究。采用这些先进的质谱技术,可以从多个层次和角度进行蛋白质组的研究,分析组织、血浆等各种类型的样本。”

  无国界差异

  就目前中国与世界蛋白质组学研究看,两者没有显著差异,双发发表的论文水平也是旗鼓相当。这也表明中国在蛋白质组学分析领域已经占有重要地位。对于仪器要求方面,两方的要求基本相似。

更灵敏、更快速、更精准的质谱技术以及空间多组学研发

   质谱技术在生命科学领域的发展,Rohan Thakur表示,未来的目标仍然是提高检测速度和灵敏度,从而更快、更精准的探寻更多新物质。Bruker作为MALDI成像技术的行业领先者,希望将MALDI成像技术与蛋白质组、代谢组、脂质组等多组学技术相互结合,实现在组织原位水平的高通量、多组分的观察。