Uncovering biological differences at scale: high-throughput and in-depth plasma proteomics with the Seer Proteograph ONE workflow and Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer

Význam tématu

Proteomika plazmy je klíčová pro objevování biomarkerů, protože umožňuje neinvazivní sledování chorobných procesů a terapeutických odpovědí. Nicméně široký dynamický rozsah koncentrací plazmatických proteinů představuje výzvu pro hlubokou a reprodukovatelnou analýzu. Kombinace Seer Proteograph ONE workflow a Orbitrap Astral Zoom hmotnostního spektrometru přináší řešení pro vysokou propustnost a zároveň detailní zachycení proteinového spektra, což je nezbytné pro klinické a translační studie.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl ukázat schopnost detekce hlubokých biologických signatur v různorodých plazmatických vzorcích z kontrol a pacientů s plicním karcinomem, kolorektálním karcinomem a Alzheimerovou chorobou. Použitím dvou analytických režimů (60 SPD vysokopropustný a 16 SPD maximální identifikace) se hodnotila výkonnost workflow v rámci robustní biomarkerové objevné studie.

Použitá instrumentace

• Automatizovaný Proteograph ONE systém (Seer Inc.) pro přípravu plazmatických vzorků
• UHPLC systém Vanquish Neo (Thermo Fisher Scientific) pro chromatografickou separaci
• Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer (Thermo Fisher Scientific) pro hmotnostní analýzu

Použitá metodika

Vzorky plazmy (n=5 na skupinu; celkem 20) byly zpracovány workflow Proteograph ONE, včetně digesce a kvantifikace peptidů. Chromatografická separace probíhala s různými gradienty a kolonkami pro režimy 60 SPD a 16 SPD. MS analýza využívala plný MS1 sken a nDIA MS2 v rozsahu m/z 380–980, data byla vyhodnocena pomocí Proteograph Analysis Suite s DIA-NN bez MBR.

Hlavní výsledky a diskuse

• Vysokopropustný režim 60 SPD identifikoval přes 8 200 proteinových skupin s výbornou reprodukovatelností (%CV median pod 10 %).
• Režim 16 SPD pro maximální hloubku dosáhl více než 10 800 proteinových skupin, pokrývající 96 % FDA schválených biomarkerů.
• PCA analýza ukázala jasnou diferenciaci mezi kontrolami a pacienty, přičemž technické replikáty kontrol vykazovaly nízkou variabilitu.
• Ve srovnání plicního karcinomu s kontrolou bylo zjištěno 1 264 diferencovaně exprimovaných proteinů (603 down, 661 up), včetně klíčových FDA biomarkerů.
• Enrichment analýzy odhalily dysregulované dráhy spojené s imunitním systémem a remodelací tkání.

Přínosy a praktické využití metody

Workflow umožňuje rychlou a škálovatelnou analýzu velkých klinických kohort s vysokou citlivostí a opakovatelností. Vysoká dynamika měřicího rozsahu (7–8 řádů) zajišťuje zachycení jak vysoce, tak nízko abundatních proteinů, což je klíčové pro biomarkerovou validaci a personalizovanou medicínu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace více kohort a dlouhodobých sledování pro vývoj prognostických a prediktivních panelů.
• Využití strojového učení pro interpretaci rozsáhlých datasetů a objev nových biomarkerů.
• Rozšíření workflow o multi-omické přístupy (metabolomika, lipidomika) pro komplexnější biologické modely.

Závěr

Kombinace Seer Proteograph ONE workflow a Orbitrap Astral Zoom MS poskytuje vysoce reprodukovatelnou, hlubokou a rychlou platformu pro plazmatickou proteomiku. Tyto vlastnosti umožňují efektivní objev a validaci biomarkerů v klinických studiích s potenciálem pro personalizovanou medicínu.

Reference

V originálním textu nebyly explicitně uvedeny literární zdroje.