Combining a new hybrid nominal mass platform and intelligent data acquisition to enable highly multiplexed targeted proteomics

Význam tématu

Moderní cílená proteomika vyžaduje metody s vysokou citlivostí, reprodukovatelností a schopností multiplexní analýzy peptidů pro klinické i průmyslové aplikace. Tradiční přístupy SRM/MRM na triple kvadroplech čelí omezením v počtu paralelně sledovaných přechodů a náročné optimalizaci.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl charakterizovat výkon nové hybridní platformy Thermo Scientific Stellar MS vybavené kvadrupólem a lineárním iontovým pastem a integrovat inteligentní akvizici dat Adaptive RT. Výsledky porovnává s konvenčním triple kvadroplem TSQ Altis Plus při kvantifikaci referenčních peptidů PQ500 a E. coli digestu ve standardní HeLa matrici.

Použitá metodika

Analýza zahrnovala:

• Přípravu vzorků: PQ500 heavy/light peptidy v lidské plazmě, E. coli digest ve směsi s HeLa.
• Chromatografii: Vanquish Neo UHPLC s 30min gradientem (0,45 µl/min) a rychlejšími 60/100 SPD metodami (0,8–1,8 µl/min).
• Akvizici PRM: paralelní akumulace MS2 fragmentů v lineárním iontovém pastu, dynamické načasování oken Adaptive RT (0,35–0,6 min).
• Retrospektivní výběr přechodů: PRM Conductor v prostředí Skyline.
• Discovery DIA: gas-phase fractionation, detekce v Proteome Discoverer/CHIMERYS, predikce spekt Prot Prosit.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Stellar MS (hybrid Q-LIT)
• Thermo Scientific TSQ Altis Plus
• Thermo Vanquish Neo UHPLC
• Skyline, PRM Conductor, Proteome Discoverer, CHIMERYS, Prosit

Hlavní výsledky a diskuse

Platforma Stellar MS dosáhla 10–15× lepšího LOQ a 2× lepšího LOD než TSQ Altis Plus díky paralelní akumulaci více fragmentů. U 60 SPD metod bylo zajištěno více než 6 bodů na chromatografický pík a koeficient variace < 20 % pro drtivou většinu peptidů. Zvýšení rychlosti na 100 SPD vedlo ke snížení citlivosti o ~40 % vlivem kratších akumulačních časů. GPF DIA nabídla široký profil detekce peptidů E. coli a HeLa, což usnadňuje tvorbu vysoce multiplexních PRM assay.

Přínosy a praktické využití metody

Integrované workflow umožňuje rychlou tvorbu rozsáhlých míchaných assay, minimalizuje individuální optimalizace přechodů a zvyšuje reprodukovatelnost díky adaptivní chromatografické alignaci. Kombinace kvalifikační DIA a kvantitativní PRM přináší flexibilitu i hlubší biologické poznatky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj lze očekávat v oblasti pokročilých AI-algoritmů pro predikci spekt Prot, rozšiřování multiplexní kapacity na tisíce cílených peptidů, aplikaci v klinické proteomice nízkých abundancí i single-cell studiích a v integraci MS3 pro zvýšení selektivity.

Závěr

Thermo Scientific Stellar MS s Adaptive RT a PRM Conductor představuje robustní platformu pro vysoce multiplexovanou cílenou proteomiku. Nabízí signifikantně lepší citlivost, přesnost a výtěžnost než tradiční triple kvadruply, což urychluje a zefektivňuje vývoj kvantitativních metod.

Reference

1. Serrano R. et al. MCP. 2024;23(5):100760. DOI:10.1016/j.mcpro.2024.100760
2. PRM Conductor Walkthrough. PanoramaWeb.
3. Remes PM et al. Anal Chem. 2020;92(17):11809. DOI:10.1021/acs.analchem.0c02075
4. Pinot D. et al. JPR. 2020;19(3):1147. DOI:10.1021/acs.jproteome.9b00666
5. Remes PM et al. bioRxiv 2024. Preprint DOI:10.1101/2024.05.31.596848