Quantitative proteomics—the new benchmark

Význam tématu

Proteomika se vyvinula z kvalitativního přístupu na kvantitativní disciplínu, která umožňuje detailní studium změn v expresi proteinů v buňkách, tkáních a organismech. Moderní bioanalytické úlohy vyžadují vysokou citlivost, přesnost a reprodukovatelnost, aby bylo možné odhalit dynamické procesy na molekulární úrovni a převést bioinformatické nálezy do aplikací v přesné medicíně, farmaceutickém výzkumu i průmyslové kontrole kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Tento whitepaper představuje nový benchmark kvantitativní proteomiky definovaný společností Thermo Fisher Scientific. Klíčovým cílem je ukázat, jak integrace špičkových Orbitrap hmotnostních analyzátorů, chromatografických technik, iontové mobility a propracovaných chemických značek (TMT, SILAC) společně s real-time řízenými pracovními postupy (SureQuant) umožňuje kvantifikovat všechny identifikované proteiny s vysokou přesností a agilním workflow od objevu k validaci.

Použitá metodika a instrumentace

Pro širší i cílené přístupy proteomiky byly využity:

• Orbitrap Exploris 480/240 a Orbitrap Eclipse Tribrid – HRAM hmotnostní analytický systém
• TSQ Altis triple kvadrupól – vysoce citlivá SRM a H-SRM detekce
• Vanquish Horizon a Vanquish Flex UHPLC systémy pro vysoko-účinnou separaci
• FAIMS Pro anténa pro diferenční iontovou mobilitu
• Tandem Mass Tags (TMTpro 18-plex) pro multiplexní značení až 18 vzorků
• SILAC Protein Quantitation Kits pro metabolické značení v kultivovaných buňkách
• Pierce TMT Yeast Digest Standard a HeavyPeptide AQUA pro ověřování systému
• Software Proteome Discoverer, TraceFinder a Skyline pro zpracování dat, identifikaci, kvantifikaci a statistickou analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Orbitrap analyzátor umožňuje rozlišení až 500 000 (m/z 200), díky čemuž jsou izolovány izobarické koelující ionty a eliminován šum. Detekce na úrovni attomolů s lineární dynamikou přes pět řádů a koeficienty variační spolehlivě pod 2 % byla demonstrována na vzorcích HeLa digesce. Integrace FAIMS Pro zvyšuje selektivitu a kvantifikační rozsah až o šest řádů. Multiplexní TMT workflow se SPS-MS3 a Real-Time Search výrazně redukuje interference a kompresi poměrů, čímž umožňuje robustní kvantifikaci až 18 vzorků v jednom běhu. SureQuant metoda s řízenou akvizicí interními standardy poskytuje vysokou citlivost a spolehlivou detekci stovek cílených proteinů v komplexních matricích. HSRM na TSQ Altis MS kombinuje vysokou selektivitu (0,2 Da) s rychlou datovou akvizicí až 600 SRM/s pro rozsáhlou validaci.

Přínosy a praktické využití metody

Kvantitativní proteomika definovaná tímto přístupem poskytuje:

• Hloubkovou exploraci proteomu v objevné fázi (LFQ DDA/DIA, SILAC, TMT)
• Rychlé ověření a validaci biomarkerů ve stovkách až tisících vzorků (SRM/H-SRM, SureQuant)
• Multiplexní analýzu asociovaných signálních drah (AKT/mTOR, PTM panely)
• Studium buněčné heterogenity až na úrovni single-cell proteomiky
• Přímou aplikaci v translací výzkumu, vývoji léků a přesné medicíně

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směřuje k ještě vyšší propojitelnosti a automatizaci: integrace umělé inteligence v řízení akvizice dat, širší využití iontové mobility, navyšování multiplexace nad 18 kanálů, real-time monitoring výkonu instrumentace v cloudu (Almanac), a propojení s laboratorní ekonomickou správou (Unity Lab Services). To umožní rychlejší návratnost investic, vyšší throughput a hlubší biologickou interpretaci.

Závěr

Thermo Fisher Scientific redefinuje benchmark v kvantitativní proteomice kombinací HRAM Orbitrap MS, inteligentních pracovních postupů a fit-for-purpose reagentů. Tento přístup poskytuje nezbytnou přesnost, rozsah a rychlost pro moderní výzkum, od základní biologie až po klinické aplikace a průmyslovou QA/QC.

Reference

Žádné explicitní literární odkazy nebyly uvedeny v původním textu.