CYCLIC ION MOBILITY ENABLED MASS SPECTROMETER AND APPLICATION TO HIGH THROUGHPUT PLASMA PROTEOMICS
Postery | 2021 | Waters | ASMSInstrumentace
Proteomika má významnou roli při výzkumu nádorových onemocnění, například u rakoviny prostaty, která postihuje přibližně 1 ze 9 mužů v USA. Analýza velkých kohort a komplexních biologických vzorků vyžaduje metody s vysokou citlivostí, přesností a výkonností, aby bylo možné získat statisticky významné a reprodukovatelné výsledky.
Cílem této studie bylo nejprve ověřit výkonnost cyklické iontové mobilitní separace (Cyclic IMS) v kombinaci s HDMSE režimem na nanoskopické platformě pro objevovou proteomiku a následně demonstrovat její využití pro vysokoprůchodovou analýzu plazmy u pacientů s rakovinou prostaty.
Byly použity dvě hlavní strategie:
V objevové fázi představila nanoskopická analýza optimální nálož 50–75 ng při 90min gradientu, což vedlo k identifikaci až 4500 peptidů (1 % FDR). Prodloužení gradientu na 240 minut se zvýšilo až na 7200 proteinů (4 % FDR s rozšířenou databází). Reprodukční schopnost byla vysoká – koeficient variance (CV) signálu ≤ 13 % a CV retence ≤ 0,18 %. Vysokoprůchodová analýza plazmy v 24 vzorcích umožnila kvantifikovat 369 proteinů (ANOVA p < 0,05) a detekovat 551 proteinů v alespoň jedné injekci s dynamickým rozsahem pokrývajícím 5 řádů. PCA analýza jasně odlišila různé skupiny vzorků.
Metoda kombinuje vysokou citlivost, robustnost a throughput, což umožňuje efektivní analýzu rozsáhlých kohort klinických vzorků. Vhodná je pro objev biomarkerů, kvantitativní sledování proteinů i rutinní QA/QC v biomedicínských laboratořích.
Očekává se rozšíření aplikací v personalizované medicíně, integrace s dalšími OMICs technologiemi a akcelerace datového zpracování prostřednictvím umělé inteligence a strojového učení. Zvýšení throughput a automatizace umožní studium ještě rozsáhlejších kohort.
Studie prokázala, že Cyclic IMS ve spojení s HDMSE režimem a moderní LC-MS instrumentací poskytuje vynikající citlivost, reprodukovatelnost a vysokou průchodnost pro objevovou i klinickou proteomiku.
Iontová mobilita, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníProteomika, Klinická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Proteomika má významnou roli při výzkumu nádorových onemocnění, například u rakoviny prostaty, která postihuje přibližně 1 ze 9 mužů v USA. Analýza velkých kohort a komplexních biologických vzorků vyžaduje metody s vysokou citlivostí, přesností a výkonností, aby bylo možné získat statisticky významné a reprodukovatelné výsledky.
Cíle a přehled studie
Cílem této studie bylo nejprve ověřit výkonnost cyklické iontové mobilitní separace (Cyclic IMS) v kombinaci s HDMSE režimem na nanoskopické platformě pro objevovou proteomiku a následně demonstrovat její využití pro vysokoprůchodovou analýzu plazmy u pacientů s rakovinou prostaty.
Použitá metodika
Byly použity dvě hlavní strategie:
- Objevová proteomika: nanoskopická kapalinová chromatografie (Acquity M-Class) s analytickým gradientem 90–240 minut pro tryptický digest buněk K562.
- Vysokoprůchodová plasma proteomika: mikroborová chromatografie (Acquity Premier I-Class) s gradientem 5–35 % B během 15 minut a průtokem 150 µL/min.
Použitá instrumentace
- SELECT SERIES Cyclic IMS QToF mass spectrometr (HDMSE, iontová mobilita 65 FWHM, rozsah 50–2000 amu).
- Acquity M-Class a Acquity Premier I-Class pro nanoskopickou a vysokoprůchodovou LC.
- ProteinLynx Global Server, Progenesis QI a TIBCO Spotfire pro zpracování dat.
- MetaboAnalyst 5.0 pro statistickou analýzu (PCA).
- Uniprot databáze (1 % a 4 % FDR) pro identifikaci proteinů.
Hlavní výsledky a diskuse
V objevové fázi představila nanoskopická analýza optimální nálož 50–75 ng při 90min gradientu, což vedlo k identifikaci až 4500 peptidů (1 % FDR). Prodloužení gradientu na 240 minut se zvýšilo až na 7200 proteinů (4 % FDR s rozšířenou databází). Reprodukční schopnost byla vysoká – koeficient variance (CV) signálu ≤ 13 % a CV retence ≤ 0,18 %. Vysokoprůchodová analýza plazmy v 24 vzorcích umožnila kvantifikovat 369 proteinů (ANOVA p < 0,05) a detekovat 551 proteinů v alespoň jedné injekci s dynamickým rozsahem pokrývajícím 5 řádů. PCA analýza jasně odlišila různé skupiny vzorků.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda kombinuje vysokou citlivost, robustnost a throughput, což umožňuje efektivní analýzu rozsáhlých kohort klinických vzorků. Vhodná je pro objev biomarkerů, kvantitativní sledování proteinů i rutinní QA/QC v biomedicínských laboratořích.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření aplikací v personalizované medicíně, integrace s dalšími OMICs technologiemi a akcelerace datového zpracování prostřednictvím umělé inteligence a strojového učení. Zvýšení throughput a automatizace umožní studium ještě rozsáhlejších kohort.
Závěr
Studie prokázala, že Cyclic IMS ve spojení s HDMSE režimem a moderní LC-MS instrumentací poskytuje vynikající citlivost, reprodukovatelnost a vysokou průchodnost pro objevovou i klinickou proteomiku.
Reference
- Lennon et al., High-Throughput Microbore Ultrahigh-Performance Liquid Chromatography-Ion Mobility-Enabled-Mass Spectrometry-Based Proteomics Methodology for the Exploratory Analysis of Serum Samples from Large Cohort Studies. J Proteome Res. 2021;20(3):1705–1715.
- Pang et al., MetaboAnalyst 5.0: narrowing the gap between raw spectra and functional insights. Nucleic Acids Res. 2021; doi:10.1093/nar/gkab382.
- Meier et al., Molecular & Cellular Proteomics. 2018;17:2534–2545.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Qualitative and Quantitative Performance of Cyclic IMS in Nanoscale Proteomic Experiments
2021|Waters|Aplikace
Application Note Qualitative and Quantitative Performance of Cyclic IMS in Nanoscale Proteomic Experiments Chris Hughes, Lee A. Gethings, Robert S. Plumb Waters Corporation This is an Application Brief and does not contain a detailed Experimental section. For research use only.…
Klíčová slova
nanoscale, nanoscaleims, imscyclic, cyclicproteomic, proteomicqualitative, qualitativeexperiments, experimentsquantitative, quantitativeperformance, performanceqtof, qtofiterations, iterationsspectrometers, spectrometersselect, selectseries, seriesmass, massiteration
Utilizing the SELECT SERIES Cyclic IMS for High Throughput Plasma Proteomics
2021|Waters|Aplikace
Application Note Utilizing the SELECT SERIES Cyclic IMS for High Throughput Plasma Proteomics Chris Hughes, Lee A. Gethings, Robert S. Plumb Waters Corporation For research use only. Not for use in diagnostic procedures. Abstract Prostate cancer (PCa) is the second…
Klíčová slova
ims, imscyclic, cyclicproteomics, proteomicsutilizing, utilizingselect, selectplasma, plasmaseries, seriesthroughput, throughputhigh, hightherapy, therapypatients, patientsbrachytherapy, brachytherapypca, pcadisease, diseasescale
Examining Nanoscale LC Reproducibility with Coupling of the ACQUITY UPLC M- Class System to SELECT SERIES Cyclic IMS
2022|Waters|Aplikace
Application Note Examining Nanoscale LC Reproducibility with Coupling of the ACQUITY™ UPLC MClass System to SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS Chris Hughes, Lee A. Gethings, Robert S. Plumb Waters Corporation This is an Application Brief and does not contain a detailed…
Klíčová slova
nanoscale, nanoscaleims, imscyclic, cyclicexamining, examiningcoupling, couplingselect, selectuplc, uplcacquity, acquityseries, seriesclass, classreproducibility, reproducibilitysystem, systemproteomic, proteomicmclass, mclassidentifications
SERUM PROTEOMICS OF COVID-19 SAMPLES ANALYSED BY LIQUID CHROMATOGRAPHY AND SELECT SERIESTM CYCLICTM ION MOBILITY MASS SPECTROMETER
2023|Waters|Postery
SERUM PROTEOMICS OF COVID-19 SAMPLES ANALYSED BY LIQUID CHROMATOGRAPHY AND SELECT TM TM SERIES CYCLIC ION MOBILITY MASS SPECTROMETER Shaufa Shareef1; Eleanor Matthews1; Leroy B. Martin Iii2; Matthew E. Daly1, 3; Christopher J. Hughes3; Lee Gethings1, 3, 5; Robert Plumb2;…
Klíčová slova
severe, severemild, mildcohort, cohortundepleted, undepletedpatients, patientscyclic, cyclicmortality, mortalityseverity, severityfemale, femalemale, maleheavily, heavilyims, imsproteins, proteinsnormailized, normailizedthankfully