Grant application resource - Orbitrap Ascend Tribrid mass spectrometer

Význam tématu

V oblasti moderní proteomiky a biostrukturální analýzy roste potřeba přístrojů, které dokážou vysokou citlivostí a rychlostí kvantifikovat široké spektrum proteinů a posttranslačních modifikací. Schopnost kombinovat multiplexní kvantifikaci, analýzu intaktních a nativních proteinových komplexů na jedné platformě otevírá nové možnosti ve výzkumu buněčných procesů, vývoji bioterapeutik a průmyslové kvalitativní kontrole.

Cíle a přehled studie

Studie popisuje novou generaci Tribrid Orbitrapového hmotového spektrometru, Orbitrap Ascend, a představuje hlavní inovace ve standardu přístroje Thermo Scientific. Cílem je ukázat, jak:

• zvýšit rychlost a citlivost detekce posttranslačních modifikací, zejména fosforylace,
• rozšířit multiplexní kvantifikaci na 18plex TMT se zkrácením času analýzy o 30 %,
• dosáhnout rozšířeného rozsahu detekce až do m/z 16 000 pro analýzu makromolekul do 800 kDa,
• automatizovat kalibraci a standardizovat nastavení metod pomocí Auto-Ready ion source a předdefinovaných šablon.

Použitá metodika a instrumentace

V experimentech byly využity přístupy včetně:

• obohacení fosfopeptidů pomocí Ti-IMAC a analýza ve formátu Orbitrap/Orbitrap DDA,
• multiplexní kvantifikace TMTpro 18plex s využitím SPS-MS3 Real-Time Search pro potlačení rušení signálů,
• top-down a nativní analýza intaktních proteinů (příklad GroEL ~800 kDa),
• fragmentační techniky HCD, CID, ETD, EThcD, PTCR a UVPD.

Instrumentace zahrnovala hlavní komponenty:

• Orbitrap Ascend Tribrid mass spectrometer s ultra-high-field Orbitrap analyzátorem (45 Hz při R=7 500),
• duální ion routing multipoly a QR5 segmentovaný kvadrupól pro vyšší přenos iontů,
• dual-pressure lineární iontová pasti (50 Hz MS/MS),
• Auto-Ready ion source pro automatizovanou kalibraci, EASY-IC/ETD zdroj, FAIMS Pro Duo,
• Thermo Scientific Vanquish Neo UHPLC a AccelerOme automatizovaná příprava vzorku.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza výkonu pro jednotlivé aplikace ukázala:

• o 20 % více identifikovaných fosfopeptidů a o 25 % vyšší přesnost lokalizace modifikačních míst ve srovnání s předchozí generací,
• kvantifikaci > 8 000 proteinů z 12 frakcí TMTpro 18plex během 8,8 h (oproti 12,5 h),
• výrazné zlepšení kvantitativní přesnosti u SPS-MS3 RTS oproti MS2, zejména u nízkoabundantních proteinů,
• detekci intaktních proteoform v rozsahu až m/z 16 000 na jediném Orbitrap scan s rozlišením 7 500.

Přínosy a praktické využití metody

Orbitrap Ascend Tribrid nabízí vynikající kombinaci:

• vyšší citlivosti a rychlosti datové akvizice pro PTM a single-cell proteomiku,
• rozšířeného hmotnostního rozsahu pro bioterapeutika a nové modality,
• intuitivního softwaru s předdefinovanými šablonami a snadnou customizací,
• automatizace kalibrace a snížení nároků na servisní zásahy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj v následujících bodech:

• hlubší single-cell a multifaktorová proteomika s podporou umělé inteligence pro analýzu dat,
• integrace cloudových nástrojů pro vzdálené monitorování a správu přístroje,
• rozšíření aplikací pro charakterizaci komplexních bioterapeutik a proteinových interakcí,
• další automatizace přípravy vzorku a kalibračních postupů.

Závěr

Orbitrap Ascend Tribrid představuje technologickou generaci, která spojuje vysokou propustnost, citlivost, rozšířený hmotnostní rozsah a automatizaci do jediné platformy. Díky inovacím v iontové manipulaci, rychlé akvizici dat a variabilitě fragmentačních režimů nabízí robustní řešení pro špičkovou proteomiku, strukturu bílkovin i průmyslové validace.