SureQuant intelligence-driven MS: a new paradigm for targeted quantitation

Význam tématu

Mass spectrometry založená na cílené kvantifikaci proteinů hraje klíčovou roli v klinické validaci biomarkerů, translaci biomedicínského výzkumu do praxe a v kvalitativní i kvantitativní analýze biologických vzorků. Tradiční metody jako SRM a PRM nabízejí vysokou citlivost a selektivitu, ale často trpí kompromisy mezi počtem monitorovaných analy­tů a kvalitou dat. Nový přístup SureQuant, založený na řízení získávání dat v reálném čase pomocí interních standardů, přináší průlom v poměru rozsah versus kvalita, efektivitě i robustnosti cílené analýzy.

Cíle a přehled článku

Technická poznámka představuje principy a implementaci metodiky SureQuant Intelligence-Driven MS vyvinuté na platformách Orbitrap Exploris 480 a Orbitrap Eclipse Tribrid. Autoři demonstrují:

• omezení klasických SRM/PRM protokolů v kontextu vyšší multiplexace;
• koncepci interně standardem spouštěného PRM (IS-PRM) a jeho evoluci v SureQuant;
• optimalizaci instrumentálních parametrů pro maximální citlivost a selektivitu;
• praktické přínosy a porovnání s tradičními přístupy.

Použitá metodika a instrumentace

SureQuant pracuje ve dvou režimech: Watch režim sleduje přítomnost peptidů interních standardů ve vysokém rozlišení MS1 a rychlém MS2 skenu s nízkou injekcí, aby se potvr­dila jejich identita pomocí fragmentů. Po detekci interního standardu se automaticky aktivuje Quant režim, v němž se pro cílové endogenní peptidy využijí parametry s vysokým rozlišením a delším časem pro akumulaci iontů. Instrumentace:

• Orbitrap Exploris 480 MS, Orbitrap Eclipse Tribrid MS s FAIMS Pro;
• kapalinová chromatografie na EASY-Spray PepMap RSLC C18 kolonce (15 cm × 150 µm, 1,2 µL/min, 30 min gradient);
• softwarová podpora Survey Run v Proteome Discoverer pro určení intenzity spouštěčů a fragmentů IS;
• Skyline pro tvorbu metodiky a zpracování výsledků.

Hlavní výsledky a diskuse

SureQuant dosahuje až 80–90 % produktivních MS2 skenů oproti 10–15 % u časově plánovaných PRM metod. Díky dynamickému spouštění lze sledovat až 500 párů těžkých/lehkých peptidů za 30 min, zatímco standardní PRM zvládne pouze kolem 100 párů při stejné kvalitě dat. U panelu 30 peptidů AKT-mTOR dráhy byla identifikována a přesně kvantifikována 26 analytů již bez předpokládané obohacovací přípravy, kde tradiční PRM detekovala pouze 11 peptidů. Delší doba akumulace (např. 116 ms při rozlišení 60 000) přináší zásadní nárůst citlivosti, aniž by došlo k prodloužení cyklu nad limit potřebných bodů na chromatografický profil.

Přínosy a praktické využití metody

SureQuant nabízí:

• vysoce citlivé a selektivní kvantifikace bez potřeby časového plánování pouze na základě RT;
• rozšířenou multiplexaci až na stovky cílených analytů v jediném běhu;
• automatizované přepínání parametrů pro optimální sběr dat a snížení výskytu chybějících hodnot;
• jednoduchou přípravu metod díky vestavěným šablonám a softwarové podpoře Survey Run.

Budoucí trendy a možnosti využití

S rozvojem trhu připravených SureQuant sad a pokročilých softwarových nástrojů lze očekávat adaptaci přístupu i mimo proteomiku, mj. na cílenou metabolomiku nebo analýzu malých molekul s interními standardy. Další směřování zahrnuje integraci strojového učení pro predikci spouštěcích parametrů a adaptivní korekci RT driftů.

Závěr

SureQuant inteligence-řízená MS představuje nový standard pro cílenou kvantitativní analýzu, kombinující vysokou citlivost, rozsah multiplexace i robustnost měření. Metoda minimalizuje kompromisy mezi kvalitou dat a počtem referencí, zjednodušuje vývoj aplikací a zvyšuje účinnost laboratorní práce.

Reference

1. Lange V., Picotti P., Domon B., Aebersold R. Selected reaction monitoring for quantitative proteomics: a tutorial. Mol. Syst. Biol. 2008;4:222.
2. Gallien S., Duriez E., Crone C., Kellmann M., Moehring T., Domon B. Targeted proteomic quantification on quadrupole-orbitrap mass spectrometer. Mol. Cell. Proteomics. 2012;11:1709–1723.
3. Peterson A.C., Russell J.D., Bailey D.J., Westphall M.S., Coon J.J. Parallel reaction monitoring for high resolution and high mass accuracy quantitative, targeted proteomics. Mol. Cell. Proteomics. 2012;11:1475–1488.
4. Gallien S., Kim S.Y., Domon B. Large-scale targeted proteomics using internal standard triggered-parallel reaction monitoring (IS-PRM). Mol. Cell. Proteomics. 2015;14:1630–1644.