布鲁克亮相 ASMS 2020 引领 MALDI 和 4D-蛋白质组学技术发展

2020年6月01日 17:46:38 来源: 分析测试百科
收藏到BLOG

   全新MALDI-2离子源大幅提高小分子检测灵敏度;CCS值加持让4D-蛋白质组学技术更加强大

  • MALDI-2离子源将小分子分析灵敏度提升1-2个数量级

  • 新的prm-PASEF方法增强4D-蛋白质组学分析

  • 大规模高精度CCS值测量用于机器深度学习

  • 短梯度dia-PASEF方法进一步提高4D-蛋白质组学通量

  • 4D数据采集与分析MOMA提高多肽同分异构鉴定和定量可靠性

  • 基于IP2/GPU实时搜索引擎的“Run & Done”让4D-蛋白质组学通量更进一步


  分析测试百科网讯 在ASMS 2020网络会议上,布鲁克公司宣布推出了世界上第一个商用MALDI后电离(PI)离子源MALDI-2。现在MALDI-2 离子源作为选配项可用于timsTOF fleXTM ESI/MALDI质谱仪上。全新的MALDI-2离子源可将小分子和脂质分析的灵敏度提高一到两个数量级,从而进一步扩大MALDI质谱与基于MALDI技术的质谱成像应用范围。

  此外,布鲁克还推出了基于TIMS / PASEF的4D-蛋白质组学新方法,包括全新的PRM方法prm-PASEF、短梯度DIA方法dia-PASEF、4D数据采集与分析MOMA(Mobility Offset Mass Aligned)以及基于GPU实时数据搜索引擎的 “Run & Done”数据分析方法。4D-蛋白质组学每次样本分析能产生成千上万条多肽的精确CCS (碰撞横截面积)值,这些新的方法都是基于对这些精确的CCS值的大规模并实时利用,从而大大提高蛋白、多肽和 PTMs鉴定的深度和可靠性,除此之外,CCS值创新性的使用,也为LFQ分析带来了超稳定和超高灵敏度的性能,并在timsTOF Pro这一极其稳定的质谱平台上实现了真正高通量4D-蛋白质组学、4D-脂质组学和4D-代谢组学。

  A.在timsTOF fleX上进行SpatialOMx®和转化质谱成像

  布鲁克创新的MALDI-2 PI离子源极大地提高了MALDI的灵敏度和应用范围。MALDI-2的第二个激光器(266nm)在正交方向照射由布鲁克独有的SmartBeam™ 3D(355nm)激光器产生的MALDI离子流中。同时,布鲁克还推出了优化的flexMatrix ™基质配方用于MALDI-2离子源。现在,可以在timsTOF fleX ESI / MALDI仪器上选配新的MALDI-2离子源。

  MALDI-2离子源研究先驱、德国明斯特大学(University of Muenster)生物医学质谱学术带头人Klaus Dreisewerd教授表示:“在过去的35年中,MALDI已成为适用于多种应用、独特而快速的分析工具。现在我们开发的MALDI-2离子源,可以显著扩展MALDI的应用领域,例如为小分子分析提供更高的灵敏度,以及让那些无法在传统MALDI离子源离子化的物质产生信号。因此,配备了MALDI-2离子源的timsTOF fleX将把MALDI分析带到新的科学研究和分析领域中。”

  布鲁克全球质谱成像总监Michael Easterling博士补充说到:“随着MALDI成像和SpatialOMx在药物开发中针对用于组织模型分析价值的不断增长,驱使人们追求更高的灵敏度与多功能性。凭借其极大提高的灵敏度和可涉及化合物类型的宽范围,MALDI-2离子源现在可以进一步增强基于质谱的非目标组织物分析。”

  布鲁克现在还为其MetaboScape®代谢组学软件提供MALDI-2化合物谱图库。 MetaboScape软件在SCiLS™ Lab MALDI成像软件内可提供自动分析物注释功能,包括直接在组织图像中对许多代谢物、聚糖和脂质进行可靠注释的CCS算法。

  B、CCS加持推动4D-蛋白组质组学™的创新

  prm-PASEF用于定量4D蛋白质组学

  在布鲁克的革命性timsTOF™ Pro平台上,通过将PASEF®与平行反应监测(PRM)相结合,使其非标记定量蛋白质组学性能得到了进一步增强。这种独特的prm-PASEF利用了TIMS的第4维分离和 PASEF的高速扫描的优势,提高了多肽离子的选择性和灵敏度,增加了靶标离子的数目。布鲁克与Skyline团队紧密合作进行prm-PASEF方法开发,现在Skyline软件已经可以分析prm-PASEF数据并生成定量分析报告。

  来自卢森堡健康研究所Gunnar Dittmar教授和Antoin Lesur教授共同参与了prm-PASEF的开发,他们评论说:“我们对timsTOF Pro上使用prm-PASEF分析的早期结果印象非常深刻与在其它平台上已经开发多年的PRM方法相比,prm-PASEF的灵敏度和速度已经非常有竞争力。”

  哈佛医学院达纳•法伯癌症研究所、布里格姆女子医院副教授贾Jarrod Marto博士补充道:“自从开始与布鲁克团队合作开发prm-PASEF以来,我们取得了巨大的进展。timsTOF Pro超快的采集速度和离子淌度信息的独特结合,使我们能够在临床大队列研究中能够可靠地定量分析潜在的候选生物标记物。此外,利用prm-PASEF LIVE实时调整采集参数功能可进一步提高离子利用率和分析通量。”

  大规模、高精度CCS测定用于深度学习

  采用独特的TIMS技术,多肽的CCS值可以被大规模精确测定,这一新的维度的引入可增加4D-蛋白组学的鉴定结果的可靠性。最近Matthias Mann教授团队在bioRxiv上在线发表了题为《Deep learning the collisional cross sections of the peptide universe from a million training samples》(2020.05.19.102285; doi: https://doi.org/10.1101/2020.05.19.102285)的论文,研究中,他们在timsTOF Pro分析了来源于5种生物,并经过预分级的蛋白酶解物,一共采集360针样本得到5700,000 CCS值用于深度学习模型建立,从而进行大规模多肽CCS值的预测。

  德国马普生化研究所主任Matthias Mann教授评论道:“气相中多肽离子的大小和形状对于基于质谱的蛋白质组学来说是一个未充分开发的维度,现在人们可以预测来源于不同生物体的任何肽段的CCS值,从而充分利用离子淌度这一附加信息,为高级蛋白质组学工作流程奠定基础。”

  短梯度dia-PASEF和MOMA增强4D-蛋白组学性能

  得益于timsTOF Pro的超快采集速度和超高灵敏的优势,我们开发了新的基于短梯度方法的dia-PASEF工作流程,并在越来越多的timsTOF Pro实验室被采用。dia-PASEF可以让数据完整性得到巨大提升,目前PEAKS软件(Bioinformatics Solution Inc.)和Spectronaut软件(Biognosys)已经支持这一工作流程。

  Biognosys首席技术官Lukas Reiter博士评论道:“随着Spectronaut 14的发布,我们实现了对timsTOF Pro数据的全面支持。新版本软件可以从PASEF数据快速生存谱图库和并有离子淌度的校正功能,从而得到更精确的靶向提取。此外,我们还为timsTOF Pro添加了directDIA功能的支持。我们也很高兴有一台timsTOF Pro在我们的实验室,这可以进一步加快软件的开发,加强对这个全新平台的支持。”

  布鲁克蛋白质组学副总裁Gary Kruppa博士补充道:“随着prm-PASEF的推出、dia-PASEF的日益成功,以及由PASEF的稳定性、灵敏度和离子利用率加持的短梯度方法,使timsTOF Pro具有将4D-蛋白质组学实现临床转化的能力。此外,TIMS的独特的MOMA(Mobility Offset Mass Aligned)特性能够区分共洗脱的同分异构母离子,得到更加专属的MS/MS谱图。 MOMA功能有助于提高使用短梯度时蛋白覆盖深度,这对我们做转化蛋白组学研究的用户来说至关重要,因为使他们每天在timsTOF Pro上分析50个样本成为可能。”

  Yates Lab开发‘Run & Done’实时搜索引擎用于高通量4D-蛋白质组学

  布鲁克正式宣布可以使用Proteomic Pipeline(IP2)引擎,该引擎是一款基于GPU计算,并集成了加州斯克里普斯研究所John Yates教授研发的ProLuCID数据库搜索工具。这个GPU计算的独特的IP2软件由Robin Park博士开发,它允许使用者在数据采集期间实时搜索timsTOF Pro的 4D数据,数据采集完成即可得到搜库结果。

  John Yates III教授和Robin Park博士表示:“计算技术的进步与质谱灵敏度和扫描速度的共同发展,使人们能够获得更准确、更大规模的数据分析方法,回答许多生物学问题。基于GPU设计的搜索引擎能同时执行大量多线程并行计算,从而大大缩短搜索时间,并通过将搜库结果反馈到数据采集软件,指导质谱数据采集。与布鲁克的合作让我们感到兴奋,这个引擎能更好的利用timsTOF Pro进行科学研究。”

  布鲁克生命科学质谱执行副总裁Rohan Thakur博士补充说:“IP2/GPU解决方案提供了一个软件基础架构,让第三方软件可以通过“插件应用”形式使用,并能利用高性能服务器或云计算来处理数据。我们的战略是致力于开放数据文件格式,以促进应用生态驱动的软件开发,包括我们第三方合作伙伴可以通过API访问的形式从timsTOF Pro用户生态中获利。”

  # # #

  欢迎各位专家进入布鲁克虚拟会议室,了解布鲁克在ASMS 2020中的活动进展。John Yates教授、Ron Heeren教授、Bram Heijs博士、Klaus Dreisewerd教授等专家学者参加了本次布鲁克网络发布会并带来精彩的学术报告。详情请见www.bruker.com/events/2020/asms-2020-reboot

  • The Synergies of Mass Spectrometry and Informatics

  Prof. John Yates, The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA

  • Next level imaging Mass Spectrometry: Single cells in focus with SpatialOMx

  Prof. Ron Heeren, Maastricht University, Maastricht, Netherlands

  • Clinical Proteomics in interesting times

  Roman Fischer, University of Oxford, Oxford, United Kingdom

  • Developing PRM on the timsTOF Pro for biomarker studies in cerebrospinal fluid

  Jarrod Marto, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

  • High-speed MALDI-2 on a timsTOF fleX: An overview of applications

  Dr. Bram Heijs, Leiden University Medical Center, Leiden, The Netherlands

  • Affinity-Bead Assisted Mass Spectrometry (Affi-BAMS): A Multiplexed Microarray Platform for Targeted Proteomics

  Ghaith Hamza, Astra Zeneca, Discovery Science, MA, USA

  • Kinase-substrate analysis via diaPASEF phosphoproteomics

  Danielle Swaney, School of Medicine, University of California, San Francisco, CA, USA

  • PASER: Parallel Database Search Engine in Real-Time and beyond

  Robin Park, The Scripps Research Institute and CEO Integrated Proteomics Applications, La Jolla, CA, USA

  • Introducing the Novel timsTOF fleX MALDI-2 a powerful tool to enhance sensitivity and dimensionality for SpatialOMx

  Prof. Klaus Dreisewerd, University of Münster, Münster, Germany

  • Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) and Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF) for Urine Metabolomic Profiling

  Christina Di Poto, AstraZeneca, Gaithersburg, MD, USA

  关于布鲁克公司(纳斯达克股票代码:BRKR)

  布鲁克公司致力于为科学家们创造有利条件,实现技术突破,并且开发一系列全新的应用程序,以便提高人们的生活质量。科学家们借助于布鲁克公司的高性能科学仪器以及高价值分析和诊断解决方案,能够在分子、细胞和微观层面对生命和物质进行研究和探索。布鲁克公司与客户密切合作,在生命科学分子研究、应用和制药应用、显微镜和纳米分析、工业应用、细胞生物学、临床前成像、临床表型组学和蛋白质组学研究,以及临床微生物学领域推动创新,提高生产力,并且为客户实施的方案和项目助一臂之力。欲了解更多信息,请访问:www.bruker.com

延伸阅读