Thermo Scientific Proteome Discoverer software

Význam tématu

Hluboká analýza proteomických dat pomocí hmotnostní spektrometrie je klíčová pro pochopení biologických procesů, diagnostiku a vývoj léčiv. Integrace umělé inteligence do zpracování dat umožňuje maximalizovat zisk informací z komplexních datasetů, zrychlit identifikaci proteinů a peptidů a zlepšit kvantitativní přesnost v aplikacích od základního výzkumu až po průmyslovou kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Popisované řešení Thermo Scientific Proteome Discoverer představuje platformu pro komplexní zpracování proteomických dat. Cílem je nabídnout škálovatelné workflow pro analýzu MS2 a MSn dat, podporu pokročilých akvizičních metod, řízenou správu studií, biologickou anotaci výsledků i interaktivní vizualizaci. Implementace AI modulů CHIMERYS a INFERYS Rescoring má za cíl zvýšit počet spolehlivě identifikovaných PSM a rozšířit hloubku analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Platforma využívá modulární, node-based architekturu umožňující sestavovat lineární i větvená workflow pro:

• filtraci spekter, vyhledávání peptidů (Sequest HT, Comet, MSPepSearch, Mascot),
• dekonvoluci a identifikaci chimerických spekter pomocí CHIMERYS,
• reskorování PSM s výkonem predikce intenzit fragmentů v INFERYS Rescoring,
• vyhledávání chemických modifikací a lokalizace PTM (IMP-ptmRS),
• kvantifikaci metodami label-free (Minora Feature Detector) i izobarickými značkami (TMT, TMTpro, SPS MS3, RT-SPS MS3),
• analýzu crosslinků (XlinkX) a top-down proteomiku (ProSightPD) s podporou UVPD, ETD, EThcD, CID, HCD a PTCR,
• integrovanou správu studií a statistických analýz (párové poměry, p-hodnoty, multivariační analýza).

Hlavní výsledky a diskuse

Implementace inteligentních algoritmů přinesla:

• zásadní navýšení počtu PSM, peptidů a proteinů identifikovaných v datech s vysokou mírou chimerie (+61 % proteinů, +91 % PSM s CHIMERYS 3.0),
• 58 % nárůst PSM a 55 % větší počet unikátních peptidů u HLA Class I peptidů díky INFERYS Rescoring,
• širší rozsah kvantifikace v LFQ analýzách s lepší citlivostí na nízkou abundanci peptidů,
• efektivní detekci a kvantifikaci post-translačních modifikací a crosslinkovaných peptidů, nástroj pro gestion FAIMS Pro Duo dat.

Přínosy a praktické využití metody

Platformu lze využít v širokém spektru aplikací:

• bottom-up proteomika v biomedicínském výzkumu,
• top-down analýzy proteoform a studium velkých proteinových komplexů,
• metaproteomika a immunopeptidomika s komplikovanými daty,
• single-cell proteomika se zlepšenou citlivostí,
• QA/QC v biotechnologickém a farmaceutickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Směřuje se k dalšímu propojení umělé inteligence a reálného času při akvizici, zpracování i interpretaci dat, cloudovým a distribuovaným výpočtům, automatizované studií managementu, rozšíření multi-omics analýz a podpoře nových instrumentálních technologií.

Závěr

Proteome Discoverer nabízí vysoce flexibilní a výkonnou sadu nástrojů pro komplexní proteomické workflow. Díky integraci AI modulů, pokročilé správě studií a bohatým vizualizačním nástrojům umožňuje rychlé převádění rozsáhlých hmotnostně spektrometrických datasetů do biologicky významných poznatků.

Reference

• Schweppe D.K. et al. Anal. Chem. 2019, 91(6):4010–4016.
• Gessulat S. et al. Chem. Sci. 2021; https://doi.org/10.1039/d0sc03636f.
• Li C. et al. Nat. Methods 2021; https://doi.org/10.1038/s41592-020-0781-4.
• Taus T. et al. J. Proteome Res. 2011, 10:5354–5362. doi:10.1021/pr200611n.