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AB SCIEX在沪发布新一代组学技术平台 提供极致的数据完整性

2014.7.04

  2014年7月3日,由美国AB SCIEX公司协办组织的全国生物质谱学术报告会——生物质谱前沿技术邀请报告会在上海复旦大学隆重召开。10位中外名家围绕生物质谱前沿技术和热点问题分别作了精彩专题报告,参会者达到500余人。AB SCIEX公司在会议期间正式发布了新一代蛋白质组学平台,该平台包括AB SCIEX最新推出的采用SWATH™ 采集技术 2.0的TripleTOF®6600质谱系统、最新用于蛋白质鉴定的ProteinPilot™ 5.0 软件以及Eksigent nanoLC 400系统。

  AB SCIEX公司40年来一直致力于质谱技术的研究和开发,在刚刚过去的六月份美国质谱会上推出了一系列最新产品和技术,AB SCIEX 科研和组学市场中国区应用支持经理靳文海博士为与会人员详细介绍了最新技术的代表作—新一代蛋白质组学平台。

    现场  

    AB SCIEX 科研和组学市场中国区应用支持经理 靳文海博士

  传统发现蛋白质组学和目标定量蛋白质组学平台

  靳博士首先强调新一代蛋白质组学平台是AB SCIEX公司2014年最新也是最重大的技术创新。既然是新一代蛋白质组学平台自然是和蛋白质组学中的经典和传统相比较而言的。因此报告伊始,靳博士首先带领大家回顾了传统的蛋白质组学研究平台。

  经典蛋白质组学研究的技术手段就是发现蛋白质组学,它的平台是以DDA的工作模式来进行的,这个平台的一个优势是单个样本中蛋白质鉴定的覆盖度比较高,3次实验当中可以轻易的获得几千个蛋白质的鉴定。但它的局限性也是很明显的,首先实验的重复性欠佳,因此可以定量的可靠性有待于进一步提高,因为很多做发现蛋白质组学的老师都希望通过简单的蛋白质定量实验或者简单的标记手段得到一些量变的信息;其次通常情况下在这样的平台开展实验,我们得到蛋白质量变的信息重复性和可靠性都是有一定问题的。特别之处是同一个蛋白质在多个样本中都被检测到的比率通常是小于70%的,这也是很多蛋白质组学研究的老师和同学面临的最大的挑战。

  另外一大热门的领域即为目标定量蛋白质组学研究,还研究往往基于三重四极杆质谱系统,而在这类仪器上进行指定蛋白的定量研究,通常由于方法需要优化、需要选出很多备选的肽段而使得每个样本一次实验中能够被定量的蛋白质数目非常有限,所以一次完整的实验通常只能对指定的100-200个蛋白质进行定量。但是这种定量方法的优势也是非常明显的,就是定量的准确性和重复性都非常优异,因为MRM技术是质谱定量的黄金标准,同时同一个蛋白质在多个样本中都能被检测到的比率和发现蛋白质相比有显著的提升,基本上成功率可以达到98%。

  新一代组学平台提供极致的数据完整性

   基于上述两大平台的发展现状,靳博士指出AB SCEIX推出的新一代蛋白质组学平台,使得每个样本中蛋白质的覆盖度非常好,一次实验可以覆盖几千个蛋白质的定量,同时数据的重复性好,定量的结果也非常准确,更为重要的是同一个蛋白质在多个样本中都能被检测到的比率>98%。这个平台跟传统的蛋白质定量的最高标准MRM定量相比,此实验可获得所有蛋白质的定量信息,得到非常优异的定量结果。SWATH技术创始人Ruedi Aebersold教授和中科院大连化物所张玉奎院士的报告中也多次提到,其实对于蛋白质组学来说最重要的研究是把蛋白质的研究今后推向临床、应用以及更多跟人类疾病相关的检测领域。而对于这方面的应用来说,有一个对仪器、实验和方法的高要求就是数据的完整性,图1则很好的反映出新一代蛋白质组学平台在数据完整性方面和传统的平台相比具有的特性:

图1:横向数字代表不同的样本,纵向是proteins,由上往下蛋白质丰度逐渐降低,蓝色部分代表“成功检测”,白色部分表示“未检测到”。

  从图中可以看到在传统的DDA工作模式下,对每一个样本中可以覆盖的蛋白质数目也就是蛋白质整个样本的挖掘深度是非常好的,虽然有一些蛋白质并不是在每次实验和样本中都能被成功的检测到;而对于定量蛋白质组学MRM技术来说,由于它的灵敏度和重复性都非常好,许多超低丰度的蛋白质在不同样品中总是能得到非常好的重复性检测和定量,但是由于MRM每次实验所能覆盖的蛋白质数目比较少,所以对于整个样本挖掘的覆盖度还有一个提高的空间。

  而新一代蛋白质组学平台在整个数据的完整性方面就能做到极致,中间的示意图显示新一代蛋白质组学平台不仅能够完成对样本中更加深的蛋白质的发掘和检测,同时每一个蛋白质在所有样本中都能被成功的检测和定量,且这个程度和之前的技术相比有显著的提高。

  据靳博士介绍到,AB SCEIX推出的新一代蛋白质组学平台实际结合了目标定量蛋白质组学和发现蛋白质组学这两个平台的优势,通过AB SCIEX即将要发布的TripleTOF®6600系统和相关软件的支持来共同实现的。

  TripleTOF®6600 铸就优越性能

   

TripleTOF®6600系统

  靳博士介绍TripleTOF®6600和之前TripleTOF®5600系统相比,最大的提升在于:在TripleTOF®5600上对于酵母细胞可以成功的定量11,600个肽段,而TripleTOF®6600系统通过整合软件、硬件的解决方案定量可达到22,100个肽段,有90%的提升。

  作为新一代蛋白质组学平台整个平台包括:

  1、硬件TripleTOF®6600质谱系统;

  2、SWATH™ 采集技术 2.0;

  3、关于蛋白质鉴定方面最重要的创新:ProteinPilot™ 5.0 软件;

  4、Eksigent nanoLC 400系统。

  TripleTOF®6600的主要性能提升:

  1、最大的提升是更宽的动态范围:通过使用增强的检测器技术使得线性动态范围大于5个数量级,更多低丰度段和蛋白质被检测;

  2、质荷比选择范围更宽:Q1的母离子选择最大质荷比的窗口提高到2250,覆盖更高质荷比的化合物,对于一些翻译后修饰肽段比如糖基化肽段分析将极为有利;

  3、更快的采集速度实现高品质的定量:有效的降低干扰提高专一性,使得更多的肽段和化合物得到定量;

  4、对于QTOF类型的仪器来说有一个非常重要的提升就是质量准确度的稳定性的提升,通过改进整个TOF的设计使得整个TripleTOF®6600系统质量稳定度更高,从而有效的降低校正效率提高工作效率;

  5、在TripleTOF®6600系统上发布了动态累积时间调整的功能,可以提高对PTM肽段图谱鉴定成功率和TRAQ定量可靠性。

  靳博士介绍TripleTOF®6600是通过一系列硬件方面的专业技术来实现的。总体上来说,TripleTOF®6600系统兼容整个SelexIONT™离子淌离子源,同时采用全新的Ion Drive的离子源,最大程度的提高灵敏度,能够简化操作,同时四极杆进行了全新的设计,在提高灵敏度的前提下,使得质量传输的范围升高到2250。整个TOF飞行管的设计 有了更加精确的温度控制,从而保证整个质量准确度的显著提升,更为重要的是,检测器技术的创新性设计能够保证整个系统的线性动态范围大于5个数量级,接近6个数量级。

  接下来靳博士对TripleTOF®6600各个性能的提升进一步进行了介绍:

  1、首先在线性动态范围方面:以抗抑郁药物Alprazolam为例,对其使用MRMHR定量模式,可以在TripleTOF®6600上实现5.2个数量级的线性;同时检测器饱和也不再是问题,因为在液相色谱饱和前,TripleTOF®6600是绝对不会饱和的;

  2、四极杆隔离窗口母离子质量比提升到2250以后,对于一些质荷比比较高的化合物,其二级图谱的捕获能力有了显著的提升。

  讲到翻译后修饰,靳博士介绍到AB SCIEX在今年匹兹堡分析仪器展上刚发布了最新的CESI 8000—毛细管电泳-质谱联用系统,这个技术也得到了这次会议的撰稿人奖,这个平台的主要应用领域很重要的一个就是翻译后修饰肽段的表征和应用。

CESI 8000

  最后靳博士指出TripleTOF®6600不仅硬件有提升,软件也非常重要,其中非常重要的一个功能是采集数据,在这方面有个非常好的功能叫可变的SWATH窗口采集,这是一个新的功能,可以保证每一步SWATH™的隔离窗口都具有相同的母离子密度,每轮SWATH™循环的总时间固定并和色谱峰相匹配;窗口越窄,专一性越好,肽段检测越可靠;且能大幅度提高可靠、可重复定量的肽段数目。

  靳博士介绍完新一代蛋白质组学平台后,由CNHUPO主席杨芃原教授、Ruedi Aebersold教授、中科院大连化物所张玉奎院士、AB SCIEX亚太区总裁Johnson Ho、AB SCIEX中国区总经理邵宏女士共同启动TripleTOF®6600的发布,全场与会人员共同见证了这令人兴奋的一刻!

     

新品启动仪式

  会议结束后,AB SCIEX公司为与会人员提供了丰富的晚宴,CNHUPO主席杨芃原教授和AB SCIEX亚太区总裁Johnson Ho分别致辞。

     

CNHUPO主席杨芃原教授

  杨教授说到中国蛋白组学事业主要靠年轻人,祝愿各位杰出青年都能成为国家栋梁,事业有成!

  

AB SCIEX亚太区总裁Johnson Ho

  Johnson Ho先生首先感谢了杨芃原教授的支持与合作,并感谢各位客户及经销商的支持,也希望大家都成为未来精英。

  

晚宴现场

  相关阅读:AB SCIEX下一代蛋白组学平台为蛋白组学研究带来全新变革


关于AB SCEIX

  AB SCIEX 致力于改善我们赖以生存的环境,帮助科学家和实验室工作者不断突破所在领域的研究极限,应对复杂分析的挑战。AB SCIEX作为全球质谱行业的领先者和全球顶级的服务支持提供者,业已成为全球基础研究、药物发现和开发、食品和环境检测、法医和临床研究领域诸多科学家和实验室工作者值得信赖的合作伙伴。AB SCIEX拥有超过25年的创新经验,通过聆听和了解客户需求,AB SCIEX不断实现突破和超越,建立了可靠、灵敏且好用的解决方案,并利用这些解决方案持续更新人们对常规和复杂分析的认识。欲了解更多信息,请访问官网www.absciex.com.


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