High-throughput proteomics using narrow window DIA on the Orbitrap Astral Zoom MS

Význam tématu

Proteomika založena na data independent acquisition s úzkými DIA okny poskytuje vysokou reprodukovatelnost, hloubku pokrytí a přesnost kvantifikace proteomů i při velmi krátkých separačních bězích. Orbitrap Astral Zoom MS přináší díky zrychlené akvizici, vylepšené optice a schopnosti pre-akumulace náboje nový standard pro vysokoprůchodnou proteomiku.

Cíle a přehled studie

Účelem studie bylo demonstrovat výkonnost Orbitrap Astral Zoom MS při analýze lidského HeLa proteomu použitím úzkých nDIA oken na různé rychlosti vzorkování (30–300 vzorků za den) a při různých zatíženích vzorku (20–200 ng). Srovnání s předcházející generací Orbitrap Astral MS mělo ukázat nárůst identifikací a udržení kvantitativní přesnosti.

Použitá metodika

HeLa digest standardy byly analyzovány v rozsahu 20–200 ng na platformě Orbitrap Astral Zoom MS s nDIA okny o šířce 2–5 Th. Separace probíhala v režimu NanoCap Trap&Elute nebo Direct Injection na Vanquish Neo UHPLC s gradienty od 3 do 99 minut v závislosti na propustnosti. Data zpracováváno v softwaru Spectronaut 19 proti databázi Homo sapiens SwissProt s FDR 1 %.

Použitá instrumentace

• Orbitrap Astral Zoom MS (frekvence akvizice až 270 Hz, rozlišení MS1 240k)
• Thermo Scientific Vanquish Neo UHPLC v konfiguracích NanoCap Trap & Elute a Direct Injection
• C18 kolony EASY-Spray, PepMap Neo cartridge a IonOpticks Aurora Ultimate XT
• Spectronaut 19 (Biognosys AG) pro analýzu dát

Hlavní výsledky a diskuse

Platforma generuje při 300 SPD a 200 ng HeLa přibližně 8000 skupin proteinů a 100 000 peptidů během 4,8min gradientu. Při delších bězích (30 SPD) dosahuje až 11 000 proteinových skupin (>200 000 peptidů). Orbitrap Astral Zoom MS identifikuje o 10–15 % více peptidek a prezursorů a o 5–8 % více proteinových skupin oproti předchozí generaci, přičemž udržuje CV pod 10 % pro většinu analyzovaných skupin. Flexibilita při volbě šířky DIA oken umožňuje optimalizovat poměr mezi hloubkou identifikací a kvantitativními datapointy.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda je ideální pro vysokoprůchodné laboratoře, velké kohortové studie a QA/QC aplikace vyžadující rychlou a reprodukovatelnou analýzu proteomu. Nastavení nDIA oken zajišťuje vysokou selektivitu i při komplexních vzorcích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dále je možné zkoumat optimalizaci okenních schémat, využití multiplikačních technik (např. TMT), integraci s automatizovanou přípravou vzorků a aplikaci v klinické proteomice zaměřené na objev biomarkerů.

Závěr

Orbitrap Astral Zoom MS výrazně posouvá hranice vysokoprůchodné DIA proteomiky kombinací hloubkového pokrytí, rychlosti analýzy a kvantitativní přesnosti. Studie potvrzuje významné zlepšení identifikací oproti předchozí generaci při zachování vysoké reproducibility.

Reference

• Reinhardt T., Arrey T.N., Pashkova A., Denisov E., Petzoldt J., Hagedorn B., Mueller Y., Colonius I., Kreutzmann A., Stewart H., Hock C., Damoc E. High-throughput proteomics using narrow window DIA on the Orbitrap Astral Zoom MS. Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH, 2025.