2024-05-09
近年来，随着色谱-质谱联用技术的不断进步和数据分析能力的显著提升，基于质谱的蛋白质组学技术已成为主流的研究方法，在各个领域均被广泛应用。蛋白质组学的潜力不仅体现在为植物生长发育与抗逆、食品工艺与品质、微生物发酵等科学研究提供新的见解和解决方案，同时，在医学领域也助力疾病标志物和药物靶点的发现、解析复杂病理过程，推动了精准医疗的进展。蛋白质组学作为生命科学研究的热点，科研人员对蛋白质组学检测的深度、定量的准确性以及灵敏度不断提出更高的要求。
Bottom-up（自下而上）策略在基于质谱的蛋白质组学研究中是一种应用广泛的成熟技术。整体实验流程简述如下：样本通过特定方法提取蛋白质，经酶解为肽段，肽段经色谱分离后由质谱仪检测（肽段离子化后进入“质量分析器”扫描，并记录谱图信号），得到质谱原始数据，随后对谱图解析得到蛋白质定性定量信息。
Astral质谱仪构造图
质谱仪作为蛋白质组学核心检测设备近几年不断更新换代[1]，尤其是2023年6月，赛默飞在ASMS上发布全新Orbitrap Astral超高分辨质谱仪，迅速引起了广泛的关注并对蛋白质组学领域产生了颠覆性的影响[2]。Orbitrap Astral质谱仪结合了三种质量分析仪：
①用于实现高选择性和高离子传输率的四极杆质量分析仪、
②用于实现高动态范围和高分辨率测量的 Orbitrap质量分析仪以及
③用于实现快速、灵敏测量的新型不对称轨道无损质量分析器（Asymmetric track lossless）Astral。
Astral质谱仪
Astral工作原理视频动画展示
Orbitrap Astral 质谱仪主要优势
（1）通量更高：缩短检测时间的同时保证了检测深度；
（2）覆盖度更深：单次实验蛋白鉴定深度远超此前研究；
（3）超高灵敏度：高动态范围检测对准以及后加速离子包的设计极大提升了蛋白检测的灵敏度和动态范围；
（4）准确和精确的定量：生成高质量的数据增加结果可靠性。
Astral实力真的如传闻中优秀吗？
让我们一起用真实数据来检验Astral吧！本次内容将呈现派森诺基于Astral质谱仪的实测数据，带您了解全新产品Astral-DIA。1、重复性和稳定性
检测数据三次重复间保留时间和TIC强度高度一致，展示了系统的超强稳定性。
2、覆盖度
以293T细胞为实验样本，采取Astral-DIA（data-independent acquisition数据非依赖性采集）模式，8分钟检测出蛋白数量将近9000，一天可处理180例样本；24分钟检测出蛋白数量达到10000+，1小时检测的蛋白数量达到11000+，大大超过了以往研究中蛋白的覆盖度，并且有大量低丰度蛋白检出，检测深度的超大提升有助于我们发现更多蛋白，为各领域的科学研究提供了更多可能性。
3、灵敏度
为了检测Astral的灵敏度，我们以293T为例，分别设置不同梯度的上样量，数据结果显示，仅上样量为1ng时，可检出蛋白数量为4200+，当上样量为5ng时，检出蛋白数量达到6000+，这为超微量样本分析提供了解决方向和机会。
4、DIA与DDA性能比较
相同上样量，相同梯度时，结果显示DIA 蛋白鉴定结果高于 DDA约10%左右，进一步印证了Astral-DIA优越的检测能力。
2023年6月Orbitrap Astral首次亮相就惊艳了市场，尽管至今不足一年的时间，它已经在学术界崭露头角，发表了多篇高质量的研究文章，Orbitrap Astral以其独特的性能和应用潜力为微生物领域以及临床疾病研究等领域注入了新鲜活力。
Orbitrap Astral蛋白质组学文献案例分享
案例一
2024年2月1日，哥本哈根大学诺和诺德基金会蛋白质研究中心的Jesper V. Olsen研究团队在Nature Biotechnology (IF 46.9)上发表了题为“Ultra-fast label-free quantification and comprehensive proteome coverage with narrow-window data-independent acquisition[3]”的研究性论文。运用基于Orbitrap Astral质谱仪的窄窗口式数据非依赖性采集（nDIA）方法技术对酵母细胞及人HEK293样本进行了蛋白质组分析，鉴定了约4500个酵母蛋白和9600个人类蛋白，逼近全蛋白组覆盖范围。此外，研究验证了Astral定量方法的高准确性，进一步证实了Orbitrap Astral nDIA技术在定量蛋白质组分析中的杰出性能。
案例二
2024年3月7日，巴黎萨克雷大学Jean Armengaud在微生物顶级期刊Microbiome（IF=15.5）发表了题为“The astounding exhaustiveness and speed of the Astral mass analyzer for highly complex samples is a quantum leap in the functional analysis of microbiomes[4]”的研究性论文。文章创新性的采用 Orbitrap Astral质谱仪支撑的粪便宏蛋白质组学研究新策略，构建了蛋白质序列数据库，从单个样本中鉴定和定量 44204 个蛋白质，使宏蛋白质组学鉴定深度有了突破性进展，为临床诊断提供支持。
案例三
2024年3月20日，中国医学科学院苏州系统医学研究所叶子璐研究员与丹麦哥本哈根大学 Jesper V. Olsen教授合作在Nature Communications (IF 16.6)上发表了题为“One-Tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes[5]”的研究性论文，运用Orbitrap Astral质谱仪的创新One-Tip技术，在仅1000个细胞中实现了超9000种蛋白质的高效识别，更在单个小鼠受精卵中鉴定出超过6000种蛋白质。这一技术优化了样品处理步骤并增强了分析能力，为疾病治疗提供了全新视野。
派森诺生物科技有限公司近期推出Astral-DIA蛋白组分析服务，旨在通过尖端的技术手段，为科研工作者深度解析蛋白质动态。我们诚挚邀请所有对精准定量蛋白质组学与功能分析感兴趣的老师们，共同探索生命奥秘，解锁科学新知。期待您的垂询，携手共创科研新篇章！
参考文献
1. Zhao Y, Xue Q, Wang M, et al. Evolution of Mass Spectrometry Instruments and Techniques for Blood Proteomics. J Proteome Res. 2023;22(4):1009-1023.
2. Kuster B, Tüshaus J, Bayer FP. A new mass analyzer shakes up the proteomics field. Nat Biotechnol. Published online February 1, 2024.
3. Guzman UH, Martinez-Val A, Ye Z, et al. Ultra-fast label-free quantification and comprehensive proteome coverage with narrow-window data-independent acquisition. Nat Biotechnol. Published online February 1, 2024.
4.Dumas T, Martinez Pinna R, Lozano C, et al. The astounding exhaustiveness and speed of the Astral mass analyzer for highly complex samples is a quantum leap in the functional analysis of microbiomes. Microbiome. 2024;12(1):46.
5.Ye Z, Sabatier P, Martin-Gonzalez J, et al. One-Tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes [published correction appears in Nat Commun. 2024 Apr 10;15(1):3099]. Nat Commun. 2024;15(1):2474.
