Analysis of Plasma Proteome for a Respiratory Disease Cohort Using SONAR on a SYNAPT XS Mass Spectrometer

Význam tématu

Potenciál plasmatického proteomu pro identifikaci biomarkerů v respiračních onemocněních je vysoký, protože krevní plasma odráží systémové změny v organismu. Metody s vysokou specifičností a přesností kvantifikace napomáhají odhalit rozdíly mezi kontrolními a nemocnými skupinami.

Cíle a přehled studie / článku

Tato studie demonstruje využití metody SONAR na platformě SYNAPT XS pro analýzu plasmatického proteomu pacientů s chronickou obstrukční plicní nemocí, astmatem a zdravými kontrolami. Cílem je zlepšit specifitu detekce, pokrytí sekvencí a důvěryhodnost identifikace při zachování vysoké propustnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Úprava vzorků:

• Trypsinově štěpená, neodbořená lidská plasma
• Skupiny: kontrola (n=6), COPD (n=6), astma (n=6); pooling na 3 pracovní vzorky

Chromatografie a akvizice:

• ACQUITY UPLC M-Class System s kolonkou Peptide CSH C18 (300 µm × 100 mm)
• Reverzní fáze s gradientem 1–40 % acetonitrilu s 0,1 % kyseliny mravenčí, 45 min, 50 µL/min
• SYNAPT XS v režimu SONAR pro data-independent acquisition

Zpracování dat:

• Progenesis QI for Proteomics pro databázové vyhledávání (UniProt reviewed, 1 % FDR)
• Nastavení modifikací: karbamidomethylace C (fixní), oxidace methioninu (variabilní)
• Integrace kvantitativních dat ve Skyline pro ověření přechodů

Hlavní výsledky a diskuse

• Identifikováno celkem 349 proteinů s významným průnikem mezi všemi třemi skupinami
• Medián pokrytí sekvence proteinů dosahoval 18–25 %
• Technická reprodukovatelnost s koeficientem variačním (CV) menším než 3 %
• Lineární dynamický rozsah zaznamenal 3–4 řády velikosti
• SONAR zajistil vyšší specifitu separací koelujících peptidů, zlepšení kvality fragmentačních spekter a zvýšení jistoty identifikací

Přínosy a praktické využití metody

Výsledky potvrzují, že SONAR na SYNAPT XS umožňuje:

• Spolehlivou identifikaci a kvantifikaci proteinů v komplexních vzorcích
• Vysokou propustnost vhodnou pro kohortní studie
• Integraci se softwarovými nástroji pro flexibilní data mining
• Potenciál pro multi-omické přístupy zahrnující metabolomiku a lipidomiku

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření SONAR akvizice do dalších oblastí, jako je metabolomika a lipidomika
• Optimalizace workflow pro vysokopropustné klinické studie a screening biomarkerů
• Využití umělé inteligence pro pokročilou analýzu a interpretaci multi-omických dat
• Vývoj standardizovaných protokolů pro různé biologické matrixy

Závěr

Metoda SONAR na platformě SYNAPT XS přináší významné zlepšení specificity, sekvenčního pokrytí a kvantitativní přesnosti při analýze plasmatického proteomu. Díky kompatibilitě s rychlou chromatografií a třetími stranami softwaru se jedná o robustní nástroj pro pokročilé proteomické studie i multi-omické aplikace.

Reference

1. Gethings L.A. et al. Lipid profiling of complex biological mixtures by liquid chromatography mass spectrometry using a novel scanning quadrupole data-independent acquisition strategy. Rapid Commun Mass Spectrom. 2017, 31(19):1599–1606. doi:10.1002/rcm.7941.
2. Moseley A.M. et al. Scanning quadrupole data independent acquisition – part A. Qualitative and quantitative characterization. J. Proteome Res. 2017, 17(2):770–779. doi:10.1021/acs.jproteome.7b00464.