2024-05-09
近年來，隨著色譜-質譜聯用技術的不斷進步和數據分析能力的顯著提升，基于質譜的蛋白質組學技術已成為主流的研究方法，在各個領域均被廣泛應用。蛋白質組學的潛力不僅體現在為植物生長發育與抗逆、食品工藝與品質、微生物發酵等科學研究提供新的見解和解決方案，同時，在醫學領域也助力疾病標志物和藥物靶點的發現、解析復雜病理過程，推動了精準醫療的進展。蛋白質組學作為生命科學研究的熱點，科研人員對蛋白質組學檢測的深度、定量的準確性以及靈敏度不斷提出更高的要求。
Bottom-up（自下而上）策略在基于質譜的蛋白質組學研究中是一種應用廣泛的成熟技術。整體實驗流程簡述如下：樣本通過特定方法提取蛋白質，經酶解為肽段，肽段經色譜分離后由質譜儀檢測（肽段離子化后進入“質量分析器”掃描，并記錄譜圖信號），得到質譜原始數據，隨后對譜圖解析得到蛋白質定性定量信息。
Astral質譜儀構造圖
質譜儀作為蛋白質組學核心檢測設備近幾年不斷更新換代[1]，尤其是2023年6月，賽默飛在ASMS上發布全新Orbitrap Astral超高分辨質譜儀，迅速引起了廣泛的關注并對蛋白質組學領域產生了顛覆性的影響[2]。Orbitrap Astral質譜儀結合了三種質量分析儀：
①用于實現高選擇性和高離子傳輸率的四極桿質量分析儀、
②用于實現高動態范圍和高分辨率測量的 Orbitrap質量分析儀以及
③用于實現快速、靈敏測量的新型不對稱軌道無損質量分析器（Asymmetric track lossless）Astral。
Astral質譜儀
Astral工作原理視頻動畫展示
Orbitrap Astral 質譜儀主要優勢
（1）通量更高：縮短檢測時間的同時保證了檢測深度；
（2）覆蓋度更深：單次實驗蛋白鑒定深度遠超此前研究；
（3）超高靈敏度：高動態范圍檢測對準以及后加速離子包的設計極大提升了蛋白檢測的靈敏度和動態范圍；
（4）準確和精確的定量：生成高質量的數據增加結果可靠性。
Astral實力真的如傳聞中優秀嗎？
讓我們一起用真實數據來檢驗Astral吧！本次內容將呈現派森諾基于Astral質譜儀的實測數據，帶您了解全新產品Astral-DIA。1、重復性和穩定性
檢測數據三次重復間保留時間和TIC強度高度一致，展示了系統的超強穩定性。
2、覆蓋度
以293T細胞為實驗樣本，采取Astral-DIA（data-independent acquisition數據非依賴性采集）模式，8分鐘檢測出蛋白數量將近9000，一天可處理180例樣本；24分鐘檢測出蛋白數量達到10000+，1小時檢測的蛋白數量達到11000+，大大超過了以往研究中蛋白的覆蓋度，并且有大量低豐度蛋白檢出，檢測深度的超大提升有助于我們發現更多蛋白，為各領域的科學研究提供了更多可能性。
3、靈敏度
為了檢測Astral的靈敏度，我們以293T為例，分別設置不同梯度的上樣量，數據結果顯示，僅上樣量為1ng時，可檢出蛋白數量為4200+，當上樣量為5ng時，檢出蛋白數量達到6000+，這為超微量樣本分析提供了解決方向和機會。
4、DIA與DDA性能比較
相同上樣量，相同梯度時，結果顯示DIA 蛋白鑒定結果高于 DDA約10%左右，進一步印證了Astral-DIA優越的檢測能力。
2023年6月Orbitrap Astral首次亮相就驚艷了市場，盡管至今不足一年的時間，它已經在學術界嶄露頭角，發表了多篇高質量的研究文章，Orbitrap Astral以其獨特的性能和應用潛力為微生物領域以及臨床疾病研究等領域注入了新鮮活力。
Orbitrap Astral蛋白質組學文獻案例分享
案例一
2024年2月1日，哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白質研究中心的Jesper V. Olsen研究團隊在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]”的研究性論文。運用基于Orbitrap Astral質譜儀的窄窗口式數據非依賴性采集（nDIA）方法技術對酵母細胞及人HEK293樣本進行了蛋白質組分析，鑒定了約4500個酵母蛋白和9600個人類蛋白，逼近全蛋白組覆蓋范圍。此外，研究驗證了Astral定量方法的高準確性，進一步證實了Orbitrap Astral nDIA技術在定量蛋白質組分析中的杰出性能。
案例二
2024年3月7日，巴黎薩克雷大學Jean Armengaud在微生物頂級期刊Microbiome（IF=15.5）發表了題為“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]”的研究性論文。文章創新性的采用 Orbitrap Astral質譜儀支撐的糞便宏蛋白質組學研究新策略，構建了蛋白質序列數據庫，從單個樣本中鑒定和定量 44204 個蛋白質，使宏蛋白質組學鑒定深度有了突破性進展，為臨床診斷提供支持。
案例三
2024年3月20日，中國醫學科學院蘇州系統醫學研究所葉子璐研究員與丹麥哥本哈根大學 Jesper V. Olsen教授合作在Nature Communications (IF 16.6)上發表了題為“One-Tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes[5]”的研究性論文，運用Orbitrap Astral質譜儀的創新One-Tip技術，在僅1000個細胞中實現了超9000種蛋白質的高效識別，更在單個小鼠受精卵中鑒定出超過6000種蛋白質。這一技術優化了樣品處理步驟并增強了分析能力，為疾病治療提供了全新視野。
派森諾生物科技有限公司近期推出Astral-DIA蛋白組分析服務，旨在通過尖端的技術手段，為科研工作者深度解析蛋白質動態。我們誠摯邀請所有對精準定量蛋白質組學與功能分析感興趣的老師們，共同探索生命奧秘，解鎖科學新知。期待您的垂詢，攜手共創科研新篇章！
參考文獻
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.
