New standards for plasma proteomics—Balancing throughput for large sample cohorts and depth of analysis for biomarker discovery

Aplikace | 2023 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Zaměření
Proteomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Plazmatická proteomika hraje zásadní roli při identifikaci proteinových biomarkerů pro diagnostiku, prognózu onemocnění a sledování odpovědi na terapie. Vzhledem k jednoduchému odběru a dostupnosti rozsáhlých biobank může tato metoda zkoumat velké soubory vzorků. Klíčovou výzvou je široký dynamický rozsah koncentrací proteinů, kdy převážná část signálu pochází z několika vysoce abundantních proteinů a maskuje nízkoodhadné proteiny s potenciálním klinickým významem.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem této studie bylo navrhnout vysoce propustný LC-MS/DIA workflow pro analýzu plazmatické proteomiky, které neztrácí hloubku pokrytí proteomu. Autoři porovnali čtyři základní přístupy k přípravě vzorku v kombinaci s novým Orbitrap Astral hmotnostním spektrometrem a využili label-free data-independent acquisition (DIA) metodiku.

Použitá metodika a instrumentace


V přípravě vzorků byly vyhodnoceny tyto postupy:
  • Nezpracovaná plazma bez deplece – maximální propustnost, ale omezená citlivost na nízkoodhadné proteiny
  • Imunodeplece 14 nejhojnějších proteinů – snížení dynamického rozsahu, nutnost automatizace a vyšší náklady
  • Frakcionace – off-line dělení vzorku pro hlubší pokrytí, na úkor času přípravy a analýzy
  • Nanopartiklové obohacení (Seer Proteograph Product Suite) – pět inženýrských nanopartikelů s odlišnými vlastnostmi pro široké spekt­rum proteinů, vyžaduje automatizaci
Instrumentální nastavení zahrnovalo:
  • UHPLC Thermo Scientific Vanquish Neo
  • LC kolony: PepMap, PepMap Neo a µPAC Neo pro různé průměry a délky
  • MS: Thermo Scientific Orbitrap Astral s ESI zdrojem a Astral detektorem
  • Data processing: Proteome Discoverer 3.1 se algoritmem CHIMERYS

Hlavní výsledky a diskuse


Nezpracovaná plazma s krátkým gradientem (180 vzorků/den) identifikovala 643 skupin proteinů, dlouhý gradient (24 SPD) 1 137 skupin proteinů. Imunodeplečně upravená plazma dosáhla až 2 702 skupin proteinů při 18 SPD, což je zhruba dvojnásobek oproti nezpracované plazmě. Nanopartiklové obohacení Seer Proteograph přineslo nejvyšší hloubku pokrytí: analýza pěti frakcí umožnila identifikovat přes 6 300 proteinových skupin při 4 vzorcích/den nebo 3 104 skupin při 36 vzorcích/den; sloučení frakcí a nanoflow režim dosáhlo až 3 285 skupin při 60 SPD. Ve všech režimech Orbitrap Astral překonává dosud publikované výsledky v hloubce pokrytí a propustnosti.

Přínosy a praktické využití metody


Vyhodnocené workflow nabízí uživatelům možnost volby mezi extrémní průchodností pro rozsáhlé kohorty a hlubokým proteomickým pokrytím pro objev biomarkerů. Vysoká citlivost, rychlost skenování a přesná kvantifikace zvyšují statistickou sílu studií. Automatizovaná příprava vzorků minimalizuje variabilitu a umožňuje standardizaci procesů v klinických a výzkumných laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se další integrace automatizovaných platforem pro přípravu vzorků a rozvoj nanoflow technologických řešení pro zvýšení citlivosti. Kombinace s multi-omics přístupy a umělou inteligencí podpoří hlubší porozumění biologii onemocnění. Rozšíření analýz na velké biobanky umožní validaci nových biomarkerů a personalizovanou medicínu.

Závěr


Orbitrap Astral ve spojení s optimalizovanými workflowmi pro různé režimy přípravy plazmatických vzorků dosahuje špičkové hloubky proteomického pokrytí a vysoké průchodnosti. Uživatelská flexibilita mezi rychlostí a hloubkou analýzy podporuje efektivní biomarkerové studie a robustní kvantitativní výsledky.

Reference


  • Mc Ardle A. et al. Clinical Chemistry 2022;68(3):450–460.
  • Geyer E.P. et al. EMBO Mol Med 2021;13:e14167.
  • Viode A. et al. Sci Adv 2023;9(13):eadf9717.
  • Cao X. et al. J Proteome Res 2021;20(9):4610–4620.
  • Ferdosi S. et al. PNAS 2022;119(11).

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Unveiling hidden protein depths: a high-throughput plasma proteomics workflow for enhanced biomarker discovery
Comprehensive and high-throughput plasma proteome profiling for biomarker discovery
An In-depth Plasma Proteomics Workflow Powered by Orbitrap Astral Mass Spectrometer
Comprehensive and high-throughput plasma proteome profiling for biomarker discovery using the Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer and the Seer Proteograph ONE workflow