Orbitrap Astral mass spectrometer - Brochure

Význam tématu

Analytická hmotnostní spektrometrie je klíčová pro detailní studium proteomů a mechanismů onemocnění. Novelní architektura Orbitrap Astral spojuje osvědčený Orbitrap s novým Astral analyzátorem, čímž výrazně zvyšuje průchodnost, dosahuje hlubšího pokrytí, vyšší citlivosti a přesné kvantifikace.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je představení Thermo Scientific Orbitrap Astral MS: první přístroj kombinující tři analyzátory (kvadrupól, Orbitrap, Astral) a ukázka jeho schopností v datech nezávislé akvizice (DIA), závislé akvizice (DDA) a multiplexního kvantitativního značení (TMT).

Použitá metodika a instrumentace

Orbitrap Astral MS využívá optimalizovaný přívod iontů, selektivní kvadrupól, ultra vysokopolní Orbitrap analyzátor a rychlý Astral analyzátor pro MS2 až 200 Hz. Pro zvýšení robustnosti lze integrovat FAIMS Pro Duo. Rozlišení až 480 000 FWHM, dynamický rozsah detektoru pro detekci jednochromatických iontů a nízký šum zajišťují vysokou kvalitu dat.

• Ion source a quadrupól pro selekci prekurzorů
• Orbitrap analyzátor pro full scan HRAM spektra
• Astral analyzátor pro rychlá, citlivá HRAM MS2 spektra
• FAIMS Pro Duo pro redukci matice a zvýšení robustnosti
• UHPLC Vanquish Neo, EASY-Spray PepMap, µPAC kolony
• Software Proteome Discoverer 3.1 s CHIMERYS a Spectronaut 17

Hlavní výsledky a diskuse

- 8 minut běh: >8 000 proteinových skupin z HeLa lysátu, 180 vzorků za 24 h (~1,4 mil. identifikací).
- Single-shot proteomika: >12 000 proteinů za 60 min; 9 000 proteinů i za 15 min.
- Frakcionace 46 frakcí: >15 000 proteinových skupin za 4,5 h.
- Nízké vstupy 250 pg: >5 000 proteinů, 80 vzorků/den, CV med. 8,1 %.
- KVANT: LFQ HR-DIA přesnost poměrů až 1,5-násobku; >13 800 proteinů s CV<20 %.
- TMTpro18: >11 000 proteinů při 36 vzorcích/den, >10 000 při 72 vzorcích/den.
- Phosphoproteomika 50 ng: ~20 000 fosfopeptidů za 8 min, 4× vyšší propustnost.
- Plazma neat: >960 proteinů za 8 min (180 vzorků/den); nanoparticle enrich: >6 000 proteinů.
- Robustnost: >2 200 injekcí s konzistentní identifikací ~9 600 proteinů a ~96 000 peptidů.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoká průchodnost a citlivost otevírají nové možnosti pro rozsáhlé klinické kohorty, analýzy nízkého materiálu (single-cell), PTM studia i rychlou diagnostiku. Precizní kvantifikace umožňuje objev nových biomarkerů a detailní mapování biologických drah.

• Velkoobjemové proteomické kohorty
• Single-cell a nízkovstupní analýzy
• Rychlé a hluboké mapování fosfoproteomu
• Multiplexní kvantifikace TMTpro
• Integrované end-to-end workflow Velocity

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zlepšení rychlosti i rozlišení Astral analyzátoru, rozšíření multiplexních značek, pokročilé library-free analýzy a hlubší PTM profiling. Aplikace v personalizované medicíně, systémové biologie a farmaceutickém vývoji.

Závěr

Orbitrap Astral MS představuje průlom v MS-proteomice spojením tří analýzních modulů, čímž dosahuje rekordních výkonů v oblasti průchodnosti, hloubky a kvality dat a umožňuje nové přístupy v biologickém i klinickém výzkumu.

Reference

• Bekker‐Jensen et al., An Optimized Shotgun Strategy for the Rapid Generation of Comprehensive Human Proteomes, Cell Syst. 2017;4(6):587–599.e4.