Uncovering biological differences at scale

Technické články | 2025 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/HRMS, Příprava vzorků
Zaměření
Proteomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Plasmová proteomika umožňuje rozsáhlou charakterizaci oběhových bílkovin s minimální invazivitou. Díky široké dynamické koncentraci proteinů v plazmě dokáže odhalovat biomarkery časného stadia onemocnění a sledovat systémové změny spojené s progresí chorob i odpovědí na léčbu. Výzvou zůstává zachytit nízkoodstupňové proteiny skryté pod hustou vrstvou vysoce abundantních proteinů, zajistit vysokou reprodukovatelnost a měřit kvalitativně i kvantitativně v rámci rozsáhlých studií.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo demonstrovat, jak integrace workflow Proteograph ONE s hmotnostním spektrometrem Orbitrap Astral Zoom zvyšuje hloubku, kvantitativní robustnost a reprodukovatelnost analýzy plasmatického proteomu. Auto­matizované nanopartikelové obohacení bylo kombinováno s vysokorychlostní a citlivou chromatografií UHPLC a vysoce rozlišujícím spektrometrem, aby se překonaly překážky ve formě širokého dynamického rozsahu a detekce nízkoodstupňových proteinů.

Použitá metodika


Workflow spočívalo v následujících krocích
  • Nanopartikelové obohacení bílkovin z 120 µl lidské plazmy pomocí Proteograph ONE s inkubací 37 °C
  • Automatizované praní a odstraňování nespecificky vázaných proteinů
  • Redukce, alkylace a enzymatická digestace Trypsinem/Lys-C
  • Čištění peptidů a jejich kvantifikace fluorometrickou metodou
  • Separace peptidů na Vanquish Neo UHPLC systémech s trap-elute i přímou injekcí
  • Měření na Orbitrap Astral Zoom MS za podmínek nastavených na rychlé (60 vzorků/den) a hloubkové (16 vzorků/den) analýzy

Použitá instrumentace


  • Seer Proteograph ONE Assay a SP200 automatizační přístroj
  • Thermo Scientific Vanquish Neo UHPLC systém
  • Orbitrap Astral Zoom hmotnostní spektrometr
  • Savant SpeedVac koncentrátor

Hlavní výsledky a diskuse


Metoda 16 vzorků/den dosáhla v mediánu 9047 skupin proteinů a 116 379 peptidů, verze 60 vzorků/den zaznamenala 6770 proteinových skupin a 69 146 peptidů. Technická variabilita byla nízká (%CV proteinů ~4,2–4,3, peptidů ~8,1–8,9). Obě nastavení pokryla dynamický rozsah 8–9 řádů. Celkově 60 vzorků/den identifikovalo 8213 proteinových skupin napříč vzorky, 16 vzorků/den až 10 769. Z 11 357 celkových skupin proteinů měly obě metody 67% společných, 28% unikátních pro hloubkovou a 5% pro rychlou. Workflow zachytil 74 schválených biomarkerů a zjistil přes 1200 rozdílně exprimovaných proteinů mezi pacienty s karcinomem plic a zdravými jedinci. Obohacené dráhy zahrnovaly imunitní odpověď, chemotaxi, remodelaci tkání a hemostázu, což potvrzuje biologický význam nasnímaných změn.

Přínosy a praktické využití metody


Metoda kombinuje vysokou průchodnost se širokým krytím plasmatického proteomu, umožňuje identifikaci kandidátních biomarkerů v rozsáhlých kohortách a nabízí robustní platformu pro klinické a translaci výzkumné projekty. Díky automatizaci a nízké technické variabilitě ji lze aplikovat pro QA/QC v průmyslové analytice a personalizovanou medicínu.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se další integrace s multi-omickými přístupy, zlepšení nanopartikelových povrchů pro cílenější obohacení a rozšíření analyzovaných vzorků o jiné biologické tekutiny. V kombinaci se strojovým učením a automatizovanou analýzou dat lze získat širší poznatky o patogenezi onemocnění a vyvíjet přesnější diagnostické testy.

Závěr


Integrace Proteograph ONE a Orbitrap Astral Zoom MS přináší vyváženou platformu pro vysokoprůchodovou i hloubkovou plasmatickou proteomiku s vynikajícím pokrytím dynamického rozsahu, nízkou variabilitou a schopností odhalit biologicky i klinicky relevantní změny proteomu.

Reference


  1. Ignjatovic V et al J Proteome Res 2019;18:4085
  2. Blume JE et al Nat Commun 2020;11:3662
  3. Geyer PE et al EMBO Mol Med 2019;11
  4. Geyer PE et al J Proteome Res 2024;23:44
  5. Anderson NL Clin Chem 2010;56(2):177

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Uncovering biological differences at scale: high-throughput and in-depth plasma proteomics with the Seer Proteograph ONE workflow and Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer
Comprehensive and high-throughput plasma proteome profiling for biomarker discovery
Comprehensive and high-throughput plasma proteome profiling for biomarker discovery using the Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer and the Seer Proteograph ONE workflow
Unveiling hidden protein depths: a high-throughput plasma proteomics workflow for enhanced biomarker discovery