Ultra-high sensitivity proteomics on the timsTOF SCP

Význam tématu

Proteomika na úrovni jediné buňky odhaluje mikroheterogenitu buněčných populací a umožňuje detailní pochopení buněčných procesů. Nedostatek amplifikačních metod pro proteiny klade vysoké nároky na citlivost a robustnost analytických přístrojů.

Cíle a přehled studie

Studie předvádí novou platformu timsTOF SCP, která díky vylepšené iontové optice a ultranízkoprůtočnému LC (100 nL/min) umožňuje kvantifikaci proteomů při peptidových vstupech v subnanogramovém rozsahu.

Použitá metodika

• Iontová optika s dodatečným iontovým trychtýřem a ortogonálními ohyby pro zvýšení jasnosti iontového svazku
• Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) v kombinaci s PASEF (Parallel Accumulation Serial Fragmentation)
• Evosep One s metodou Whisper 40SPD pro konstantní tok 100 nL/min
• Data Independent Acquisition pomocí dia-PASEF s 0,7 s cyklem a rozsahem m/z 400–1000
• Zpracování dat ve Spectronaut 14 s hybridní knihovnou ~5200 proteinových skupin

Použitá instrumentace

• Mass spectrometer timsTOF SCP (Bruker Daltonics)
• Evosep One (Evosep Biosystems) s Whisper 40SPD
• Evotips pro naložení peptidových vzorků
• Metoda dia-PASEF
• Softwarový balík Spectronaut 14

Hlavní výsledky a diskuse

Pro vklad peptidů od 200 pg do 25,6 ng systém umožnil detekci a kvantifikaci od ~1200 proteinových skupin (200 pg) až po více než 4000 (6,4 ng). Při simulaci jedné či dvou buněk (250 pg, 500 pg) bylo průměrně kvantifikováno 1542 respektive 2146 skupin. Data vykazují vysokou opakovatelnost a spolehlivost.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje rutinní single cell proteomiku
• Zachovává robustnost při nízkých průtocích
• Široké uplatnění v biologickém výzkumu, farmaceutickém průmyslu a kvalitativní kontrole

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zdokonalování iontové optiky a přípravy vzorků, integrace single cell multi-omics přístupů a rozšíření aplikací v klinických studiích a personalizované medicíně.

Závěr

Platforma timsTOF SCP s ultranízkým průtokem LC a dia-PASEF dosahuje významného zvýšení citlivosti, což otevírá nové možnosti pro kvantifikaci proteomů z extrémně malých biologických vzorků.

Reference

• Li ZY et al. Anal. Chem. 2018.
• Meier F et al. Mol. Cell. Proteomics 2018.
• DOI:10.1101/2020.12.22.423933
• DOI:10.1101/2021.01.25.427969