ASMS 2023丨布鲁克质谱新品继续引领单细胞蛋白质组学

2023.6.07

　　MS/MS扫描速度提升至300Hz的timsTOF Ultra，进一步推进空间蛋白质组学和单细胞多组学；新型离子源和微升流喷雾针、采集方法和软件带来更稳定、更灵敏、更快速的4D-蛋白质组学

　　01.timsTOF Ultra 质谱仪

　　timsTOF Ultra PASEF扫描速度提高至300 Hz，可实现超快速MS/MS

　　timsTOF Ultra能够在单细胞灵敏度（0.125ng）下鉴定>5,000个蛋白质和>55,000条多肽，且拥有高置信度（FDR<1%）

　　02.新型 CSI Ultra 离子源

　　拥有涡流设计，促进离子化，显著提高NanoLC（50nL-5000nL/min）流速下的灵敏度

　　03.VistaScan 软件

　　支持新型midia-PASEF扫描，拥有类似dda的MS/MS可追溯性，同时具有“高保真”4D-蛋白质组学的dia灵敏度

　　04.新型微升流喷雾针

　　连接UPLC实现微升流高通量4D-蛋白质组学，使用独特的VIP-HESI离子源，具有高稳定性和灵敏度

　　05.Proteoscape™ 软件

　　使用Biognosys IRT试剂盒具有实时QC模式

　　06.SCiLS™ Lab 2024 质谱成像软件

　　将脂质的MALDI成像结果和HiPlex-IHC靶向蛋白的空间表达信息整合在一起，形成了完整的、以MALDI技术为先导的空间组织生物学分析流程

　　2023年6月5日美国德克萨斯州休斯顿 —— 在第71届ASMS会议上，布鲁克公司（纳斯达克代码：BRKR）推出了全新timsTOF Ultra质谱仪，为4D-蛋白质组学timsTOF平台带来了变革性灵敏度提升。它包含更大毛细管和优化涡流气体的新型Captive Stray（CSI）Ultra离子源，第四代TIMS（捕集离子淌度）XR淌度池和14位数模转换器。timsTOF Ultra可以在0.125ng进样量的单细胞水平上鉴定超过55000条肽段，对应超过5000个蛋白质种类（FDR<1%），而且超过4800个蛋白的定量CV值小于20%，低于1ng蛋白进样量的突破性灵敏度和定量性能为蛋白质组学研究建立了一个新标准。timsTOF Ultra拥有无与伦比的灵敏度，加上timsTOF平台的稳定性，以及高达300Hz的PASEF MS/MS扫描速度，为超低样品量的应用提供了显著的性能改进，包括无偏的单细胞蛋白质组学和单细胞脂质组学、无偏的空间蛋白质组学、免疫肽组学、磷酸化蛋白质组学、PTM分析和蛋白质相互作用（PPI）研究。

　　德国柏林马克斯·德尔布吕克中心空间蛋白质组学课题组负责人Fabian Coscia博士说：“ timsTOF Ultra上的单细胞灵敏度的dia-PASEF工作流程将我们的低上样量组织蛋白质组学研究提升到了一个新的水平。使用20分钟nanoflow LC梯度结合布鲁克的优化dia-PASEF（3x8采集窗口）方法，可以从仅1,500µm2的激光显微切割小鼠肝脏FFPE组织的区域内（相当于1-2个肝细胞）重复地定量到1,500–2,000种蛋白质。”

　　这些timsTOF Ultra的进展是在不影响高通量蛋白质组学出色稳健性的情况下实现的，例如每天分析50个样本（SPD），甚至高达398个SPD，也不影响<1%的肽和<1%的蛋白质FDR（错误发现率）的鉴定，避免了出现在靶向免疫识别方法的交叉反应性。

　　维也纳分子病理学研究所（IMP）创新中心、格雷戈尔·孟德尔研究所（GMI）和奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）蛋白质组学负责人Karl Mechtler教授补充道：“为了真正理解细胞机制和疾病，区分不同的细胞类型是至关重要的。虽然单细胞分析已经改变了游戏规则，我们在最大限度地解决其潜在通量和可分析的蛋白质方面面临障碍。在单细胞实验中检测6000种或更多的蛋白质是有生物学意义的。timsTOF Ultra克服了这些障碍，使我们能够以无与伦比的速度和灵敏度探索单个细胞的蛋白质组。多亏了timsTOF Ultra，单细胞分析达到了新的高度，我很高兴看到这一突破将我们带向下一步。”

　　布鲁克还推出了VistaScan软件，利用大规模离子淌度信息使TIMS ramp与四极杆扫描同步。这个复杂的动态连接模块将支持Stefan Tenzer提出的全新midia-PASEF扫描模式(doi.org/10.1101/2023.01.30.526204)。

　　德国美因茨亥姆霍兹转化医学肿瘤研究所(HI-TRON Mainz)大学医学中心质谱中心负责人Stefan Tenzer教授评论道：“我们的实验室专注于最高灵敏度和最高信息提取量的定量蛋白质组学方法。我们与布鲁克一起开发了新型最大信息量的dia (midia) PASEF采集模式，提供数据非依赖型采集（dia）的灵敏度同时将数据转换为类似数据依赖型采集（dda）的谱图。midia-PASEF在免疫肽组学和磷酸化蛋白质组学方面的应用潜力尤其令人兴奋。”

　　布鲁克已从德国美因茨约翰内斯古腾堡大学的大学医学中心获得midia-PASEF的独家授权，并计划于2023年将midia-PASEF作为产品发布。timsTOF Ultra配备了所需的VistaScan采集功能。

　　此外，timsTOF Ultra具有进一步改进的dda-PASEF采集模式，将扫描速度提高到300Hz，每分钟可获得包含18,000个碰撞截面（CCS）的MS/MS谱图，在几分钟的短梯度下就实现深度覆盖的4D-蛋白质组学和4D-脂质组学/4D-代谢组学。

　　Captive Spray Ionization (CSI) Ultra 离子源

　　布鲁克CSI Ultra离子源是实现纳升流速最高灵敏度的关键，它通过将涡流气体集中在纳升喷雾针以改善离子传输，进一步优化了timsTOF Ultra的性能。涡旋气体可以在50-5000nL/min的流速下正常电离。

　　哥廷根大学蛋白质组学核心设施负责人Christof Lenz博士评论道：“新CSI源的安装变得更加简单，我们现在可以在一分钟内更换相同或更好性能的色谱柱和喷雾针。此外，新颖的旋入式设计提供喷雾针定位和对准，无需手动调整。我喜欢它，重要的是，我实验室的技术人员也喜欢！”

　　用于更高流速4D-蛋白质组学的微升流喷雾针

　　布鲁克卓越的VIP-HESI离子源现在配备了新型微升流喷雾针。利用timsTOF平台的超高灵敏度、稳健性和速度，可在微升液相色谱流速下实现高效电离。

　　慕尼黑工业大学Küster实验室的Johanna Tüshaus博士说：“在规划一个大规模的脑蛋白质组学分析项目时，我们需要一个快速、灵敏、稳健的LC-MS/MS装置。VIP-HESI源可以将我们完善的微升液相色谱技术与timsTOF HT结合起来，这个强大的组合在短梯度下兼具扫描速度和灵敏度，实现深度蛋白质组覆盖。50μm ESI喷雾针的开发是微升流速和timsTOF联用灵敏度提升的关键。”

　　西雅图系统生物学研究所莫里茨实验室研究科学家Mukul Midha博士补充说：“为了进行大规模的定量蛋白质组学，具有高度稳定的电喷雾条件是必不可少的。布鲁克 VIP-HESI 源为复杂的血浆样品提供了分析所需的重现性。离子源硬件连接简单，参数易于优化，喷雾稳定性极佳。这些改进提高了样品通量，实现了 100% 的正常运行效率，并获得稳定、精确的蛋白质定量能力。”

　　布鲁克ProteoScape软件与Biognosys iRT试剂盒实现实时QC

　　布鲁克推出基于GPU的4D-蛋白质组学实时数据库搜索软件ProteoScape，该软件可以结合Biognosys iRT试剂盒提供全新质量控制（QC）功能。Biognosys iRT试剂盒包含11种非天然合成肽，设计具有稳定性、灵敏度、保留时间间隔和CCS功能，可确保最佳的系统性能实时监测。

　　西班牙科尔多瓦大学Reina Sofia医院IMIBIC质谱和分子成像部门负责人Eduardo Chicano-Gálvez博士表示：“质量控制（QC）模块的实时监控确保了我们的平台平稳运行，珍贵的临床样本不会丢失。我们现在能够在保持灵敏度、稳定性、可追溯性和结果可靠的情况下，实现短时间内大队列临床蛋白质组学项目的分析。”

　　布鲁克ProteoScape软件还集成了第三方工具，包括BPS Novor软件包，用于免疫肽组学和宏蛋白质组学的快速，准确的从头测序，包括传统方法无法获取的特异性酶切信息。所有现有的布鲁克PaSER软件用户都将升级到布鲁克ProteoScape。

　　SCiLS Lab的功能整合 —— 形成了完整的空间组织生物学分析流程

　　SCiLS Lab 2024引入了MetaboScape®的代谢物和脂质分子注释功能，并进一步加强了带有CCS值的4D特征信息挖掘功能，从而形成了完整的、基于多组学技术的空间组织生物学分析流程。SCiLS Lab 2024提供了一个综合性的多组学数据集成和分析功能，将MALDI HiPLEX IHC靶向蛋白质成像与同一组织中的代谢物、脂质分子和聚糖分子的空间分析相结合，并引入了全新的自动区域分割和统计学轮廓分析功能。

　　德克萨斯大学奥斯汀分校化学系质谱成像中心主任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带有CCS信息的MALDI成像数据分析。这大大加快了我们的质谱成像工作流程，并实现了组织样本的高效评估。SCiLS Lab的功能整合为我们的多维度数据分析带来了极大的使用便利，并促使我们进一步挖掘timsTOF fleX的应用潜力。”

　　MetaboScape 2024现在还支持利用稳定的同位素标记的脂质标准品进行半定量分析，并整合了由代谢组学界推动的领域专用语言 -Mass Spec Query Language（MassQL）。

　　OligoQuest™ 2.0软件增加了自定义寡核苷酸修饰的功能

　　新发布的OligoQuest 2.0软件增强了RNA和寡核苷酸表征功能，能够通过完整质量分析和MS/MS分析确认全长产物 (FLP）以及副产物的序列。此外，OligoQuest解决方案还能确认经过修饰的RNA序列和寡核苷酸异构体中的碱基替换。客户可以定制他们的寡核苷酸组成单元 "字母表"，来注释标准或自定义的修饰。

　　阿斯利康哥德堡制药开发部的Fritz Schweikart博士说："有了OligoQuest，我们终于得到了一个等待已久的分析工具，它极大地简化了我们的反义寡核苷酸（ASO）分析流程，并且还能对MS/MS数据进行深入分析。现在软件可以轻松地分析化学降解，手动分析MS/MS数据已经成为历史。虽然软件后台质量匹配算法非常复杂，但是软件用户交互界面却非常简单直观。”

　　针对代谢组学市场的超高ESI-TOF灵敏度高分辨质谱

　　布鲁克推出新一代impact™ II VIP高分辨率QTOF质谱仪，采用新型VIP-HESI源，为全面筛查和定量任务提供终极灵敏度。在经过广泛验证的impact QTOF可靠性的基础上，新的技术创新进一步提高了impact II VIP在全灵敏度高分辨模式下的灵敏度，同时兼顾高性能质量分辨率、灵敏度和动态范围。