A robust mass spectrometer for precision medicine – the Orbitrap Exploris 240 mass spectrometer for large-scale plasma protein profiling

Význam tématu

Plazmatické proteiny představují klíčový zdroj biomarkerů pro diagnostiku a monitorování onemocnění. Díky snadné a opakované odběrové proceduře v klinické praxi slouží krevní sérum či plazma jako ideální biologický materiál. Vysoce výkonná a reprodukovatelná proteomika hraje zásadní roli při odhalování nových proteinových markerů a zlepšování personalizované medicíny.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat spolehlivost a robustnost hmotnostního spektrometru Thermo Scientific Orbitrap Exploris 240 v kombinaci s kapalinovou chromatografií Evosep One LC pro rozsáhlé, netargetované profilování plazmatických proteinů. Studie porovnala opakovatelnost měření v různých laboratořích, analyzovala výkonnost při stovkách vzorků rozestavených v čase a ověřila škálovatelnost metody dle potřeb biomarkerových studií.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byla využita deplece 14 nejhojnějších proteinů, redukce, alkylace a trávení trypsinem pomocí kitu EasyPep Mini MS Sample Preparation. Spiked standard PRTC sledoval stabilitu kolony a přesnost měření. Liquid chromatography byla realizována systémem Evosep One LC s přednastavenými rychlými gradienty (60 a 30 vzorků/den) a kolony EASY-Spray (ES903, ES906).
Hmotnostní spektrometr Orbitrap Exploris 240 byl vybaven zdrojem EASY-Spray, S-Lens rozhraním, Active Beam Guide a vysokofrekvenčními komponentami pro zajištění sub-ppm přesnosti a vysoké citlivosti. Metoda zahrnovala přednastavené parametry MS/MS (60 000 rozlišení, 20 nejintenzivnějších iontů, izolace 1,6 Da, HCD kolize).

Hlavní výsledky a diskuse

Inter-laboratorní studie ukázala koeficient variability (CV) 2,58 % pro počet detekovaných proteinů a 5,89 % pro peptidy při použití HeLa digestu na všech čtyřech exponovaných přístrojích. Při 200 po sobě následujících vstupech plazmy byly dosaženy:

• Stabilita retence kolony s CV < 5 % a hmotnostní přesnost ± 5 ppm během pěti týdnů.
• Identifikace ~2 500 proteinů a ~14 000 peptidů z 100 ng HeLa digestu.
• Opakovatelnost detekce 338–337 proteinů a 3 977–4 097 peptidů z 200 ng depleované plazmy s CV < 5 %.
• LFQ kvantifikace: více než 70 % proteinů mělo CV < 20 %, silná korelace výsledků mezi dvěma vzdálenými běhy.
• Možnost rozšířit hloubku proteomu na 500 proteinů včetně schválených biomarkerů FDA při naložení 500 ng depleované plazmy a delším gradientu (44 min).

Přínosy a praktické využití metody

Platforma spojující Evosep One LC s Orbitrap Exploris 240 nabízí vysokou průchodnost dat, robustní a snadnou údržbu, přednastavené metody pro harmonizaci měření a nízkou mezi-běhovou variabilitu. Metoda je vhodná pro rutinní nasazení v chromatografických centrech, referenčních laboratořích i farmaceutickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další automatizace přípravy vzorků a integrace se systémovými platformami pro klinické workflow.
• Rozšíření metodiky na cílené kvantifikace nízce abundantních biomarkerů.
• Využití strojového učení a umělé inteligence pro analýzu rozsáhlých datových sad.
• Skalování na tisíce vzorků v rámci multi-centrických kohortních studií.

Závěr

Orbitrap Exploris 240 ve spojení s Evosep One LC představuje vysoce výkonnou, spolehlivou a škálovatelnou platformu pro rozsáhlé profilování plazmatických proteinů. Metoda zajišťuje stabilní výkon, nízkou variabilitu a je plně připravena pro náročné studie biomarkerů v kontextu přesné medicíny.

Reference

Žádné citované publikace nebyly v textu explicitně uvedeny.