Deeper proteome coverage and faster throughput for single-cell samples on the Orbitrap Astral mass spectrometer

Technické články | 2024 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
LC/Orbitrap, LC/HRMS, LC/MS/MS, LC/MS
Zaměření
Proteomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Single-cell proteomika umožňuje odhalit heterogenitu biologických systémů analýzou jednotlivých buněk místo průměrování celé populace. Vyžaduje však extrémně citlivé a rychlé analytické metody pro nízké množství vzorku. Nový Orbitrap Astral hmotnostní analyzátor v kombinaci s pokročilou chromatografií a rozhraním FAIMS přináší hlubší pokrytí proteomu a vyšší průchodnost analýzy, což otevírá nové možnosti ve výzkumu buněčné různorodosti a biomarkerů.


Cíle a přehled studie / článku


Studie hodnotí výkon Orbitrap Astral hmotnostního spektrometru v režimu data-independent acquisition (DIA) pro analýzu single-cell vzorků. Testované režimy zahrnují library-free i library-based přístupy. Cílem je porovnat hloubku pokrytí proteomu, přesnost kvantifikace a průchodnost metodiky při minimum vzorku (50 pg až 5 ng HeLa digesátu a jednotlivé buňky).


Použitá metodika a instrumentace


Workflow začíná přípravou vzorku pomocí CellenONE platformy a mikro-pillar array µPAC Neo kolony pro ultra-nízký průtok. Chromatografické metody 80 a 50 vzorků za den (SPD) používají Vanquish Neo UHPLC s gradienty 8–10 minut a celkovým časem 18–25 minut. Spektrometrické měření probíhá se synchronizovaným záznamem Orbitrap full scan spekter a rychlých Astral MS/MS spekter s FAIMS Pro interface pro potlačení pozadí. Data se zpracovávají v programovém balíku Spectronaut 18 (directDIA™ a library-based DIA) a Proteome Discoverer 3.1.


Použitá instrumentace


  • Orbitrap Astral hmotnostní spektrometr
  • FAIMS Pro Duo interface
  • Vanquish Neo UHPLC systém
  • μPAC Neo HPLC kolona (50 cm a 25 cm IonOpticks Aurora Ultimate TS)
  • CellenONE Cellenion Sample Prep platforma
  • Spectronaut 18 a Proteome Discoverer 3.1 software

Hlavní výsledky a diskuse


Pro HeLa digest od 50 pg do 5 ng byla v režimu directDIA dosažena kvantifikace 2 700–6 650 proteinových skupin. Medián CV byl <10 % (7 % při 250 pg) a lineární korelace kalibračních křivek >0,9 i pro nejslabší signály. S library-based přístupem vzrostl počet proteomů až o 27 %. Metoda 50 SPD umožnila identifikovat až ~7 700 proteinových skupin z 250 pg. V inter-laboratorním testu na třech přístrojích a provozovatelích byla zachována RSD 2 %. Single-cell analýza HeLa prokázala kvantifikaci v průměru >3 400 proteinových skupin a >15 000 peptidů na buňku (režim directDIA), s nárůstem na >5 300 proteinových skupin při použití rozšířené knihovny.


Přínosy a praktické využití metody


  • Vysoká citlivost a rychlost analýzy bez kompromisu na datové kvalitě
  • Možnost analýzy jednotlivých buněk a velmi omezených vzorků
  • Robustnost a reprodukovatelnost mezi laboratořemi a operátory
  • Flexibilita library-free i library-based přístupu podle požadavků studie

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se další miniaturizace a automatizace přípravy vzorků, rozšíření FAIMS pro selektivnější odstranění rušivých signálů a integrace dat s dalšími omickými vrstvami (transkriptomika, metabolomika). V praxi lze metodu využít v biomedicínském výzkumu, vývoji léků a laboratorní diagnostice pro studium buněčné heterogenity v nádorech, imunitní odpovědi nebo diferenciaci kmenových buněk.


Závěr


Orbitrap Astral spektrometr v kombinaci s pokročilou separací a FAIMS poskytuje nový standard v single-cell proteomice. Metodika přináší hlubší proteomové pokrytí, rychlejší průchodnost a vysokou kvantitativní přesnost, což otevírá nové možnosti ve výzkumu buněčné heterogenity a systemové biologie.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

High-resolution DIA proteomics workflow for single-cell samples on the Orbitrap Astral mass spectrometer
Deeper proteome coverage and faster throughput for low input samples on the Thermo Scientific Orbitrap Astral mass spectrometer
Enhanced sensitivity of the Orbitrap Astral Zoom mass spectrometer for deeper proteome coverage in single-cell proteomics
Orbitrap Astral mass spectrometer allows comprehensive proteome coverage at the single-cell level