Evaluation of Novel FAIMS Technology for Intact Protein Detection and Characterization by Infusion

Význam tématu

Detekce intaktních proteinů v komplexních vzorcích má zásadní význam pro pokročilé proteomické analýzy a biomedicínský výzkum. Infuzní přístupy sice nabízejí jednoduché a rychlé měření, ale jejich výkon je často omezen přítomností nízkomolekulárních částic a rozložením nábojových stavů. Integrace technologie High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry (FAIMS) umožňuje selektivní filtraci iontů v plynné fázi, čímž zlepšuje detekční citlivost a rozlišení proteoform.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit přínos nového FAIMS zařízení pro infuzní detekci intaktních proteinů. Studie zahrnovala testování jednoduchých proteinových směsí (Lucky 7) a komplexních E. coli lyzátů před a po krystalografické čistící SPE etapě. Výsledky se hodnotily na platformě Thermo Scientific Orbitrap Fusion Lumos Tribrid MS s různými rozlišovacími výkony a distribuovanými CV kroky.

Použitá metodika a instrumentace

Pro testování byla použita následující instrumentace:

• Thermo Scientific Orbitrap Fusion Lumos Tribrid MS
• Prototypické FAIMS rozhraní s válcovými elektrodami
• EASY-Spray ion source s EASY-Spray emitorem
• TriVersa NanoMate zdroj a syringe pumpa
• Bead Mill Homogenizer pro lyzi E. coli
• Supra-Clean WC4 SPE kolony (PerkinElmer) pro solid phase extrakci proteinů

Metodika zahrnovala infuzi vzorků při nanoproudových rychlostech, optimalizaci disperzního napětí (DV) na -5000 V a krokové skenování kompenzačního napětí (CV) v rozsahu -100 až +60 V s 10 V intervaly. Data se akumulovala při rozlišovacích výkonech 7.5K až 120K s AGC targetem 2E6 a maximální dobou injekce 100 ms.

Hlavní výsledky a diskuse

FAIMS výrazně zvýšilo počet detekovaných proteoform díky odfiltrování nežádoucích jednonábojových iontů a jednoduchým krokovým CV skenům. V modelové směsi Lucky 7 byly optimalizovány CV rozsahy od -80 do +60 V s maximálním přenosem při -40 V. U E. coli lyzátů vedlo použití FAIMS k podobnému počtu detekovaných proteoform před a po SPE, zatímco bez FAIMS byla nutná čistící etapa pro eliminaci 1+ iontů. Použití FAIMS snížilo závislost na přípravě vzorku a umožnilo analýzu přímo z lyzátu.

Přínosy a praktické využití metody

FAIMS v infuzních metodách nabízí:

• Zvýšení citlivosti a selektivity detekce intaktních proteinů
• Snížení potřeby rozsáhlé přípravy vzorku u komplexních lyzátů
• Rychlejší workflow s krokovým CV skenováním bez chromatografické separace

Budoucí trendy a možnosti využití

Směřování vývoje zahrnuje integraci FAIMS s kapilárními a mikrofluidními systémy, automatizované optimalizace CV v reálném čase a kombinaci s vysoce rozlišenou hmotnostní spektrometrií pro hlubší charakterizaci proteomů. Potenciál využití v biomarkerových studiích a farmaceutickém vývoji je vysoký.

Závěr

Implementace FAIMS přinesla zřetelné zlepšení detekce intaktních proteinů při infuzních měřeních, zejména v případě komplexních biologických vzorků. Metoda poskytuje robustní a rychlý přístup k analýze proteoform bez nutnosti rozsáhlé přípravy vzorků.

Reference

• Purves RW, Guevremont R. Anal Chem. 1999;71:2346–2357.