Transitioning biomarkers from discovery to validation at unprecedented scale with the Stellar mass spectrometer

Význam tématu

Ověření biomarkerů je nezbytné pro úspěšný přechod z objevné fáze do klinického nebo průmyslového uplatnění. Vyžaduje metody, které zvládnou velký počet analytů s vysokou citlivostí a specifitou, aby se minimalizovalo riziko falešných pozitiv a chybějících dat. Rozšíření kapacity a zrychlení analýzy biomolekul usnadňuje validaci v proteomice, metabolomice a lipidomice.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři prezentují Stellar™ hmotnostní spektrometr, který kombinuje triple kvadrupól pro robustní kvantitativní měření s duálním lineárním iontovým pastem pro rychlou a citlivou akvizici plnospektrálních MSn dat. Cílem je nabídnout 10× vyšší citlivost a možnost cíleně analyzovat 5× více sloučenin ve srovnání s tradičními technologiemi a podpořit rozsáhlou biomarkerovou verifikaci.

Použitá metodika a instrumentace

Stellar hmotnostní spektrometr využívá:

• OptaMax Plus a EASYSpray iontové zdroje pro široké rozmezí průtoků (0,1–10 µL/min).
• HCTT (high-capacity transfer tube), elektrodynamický trychtýř a aktivní beam guide pro zlepšený přenos iontů.
• Auto-Ready kalibrační iontový zdroj pro automatizovanou kalibraci.
• QR5 Plus kvadrupólový filtr s rozlišením až 0,4 Th a rychlým shutter gate (1–2 µs).
• Ion concentrating routing multipole (ICRM) pro HCD a akumulaci iontů.
• Duální lineární iontová past (vysokotlaká + nízkotlaká) se synchronizovaným řízením pro až 140 Hz akvizici a single-ion detekci.
• Coupling s Vanquish Neo UHPLC a suchý pump Edwards nXR120i + turbo pumpa pro nízký hluk a tepelnou zátěž.

Hlavní výsledky a diskuse

Ve srovnání s triple kvadrupólem (QQQ MS) dosáhl Stellar:

• 10× nižší LOQ pro proteiny v modelových krevních vzorcích (0,2–5 % vs. 50 % ředění).
• Zvýšená kapacita cílených peptidů (786 peptidů v 30 min) díky plnospektrální PRM (tMS2) namísto jednotlivých SRM přechodů.
• Adaptivní RT zarovnání („Adaptive RT“) udržuje stabilitu oken ±12 s po 108 h nepřetržité akvizice bez použití externích standardů.
• Post-processing dat automaticky vybírá nejvhodnější produktové ionty pro maximalizaci S/N a snížení LOQ.
• Full scan MSn pro malé molekuly (aminokyseliny) ve dvou polaritách (+/– ESI), HCD/CID fragmentace a rychlým přepínáním (165 ms). Získáno až 160 scanů za 4,2 s.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace Stellar spektrometru umožňuje:

• Vysoce multiplexované, automatizované metody pro translational proteomics, metabolomics a lipidomics.
• Ověření biomarkerů i při nízkých nábojích (single cell, nízké proteinové nálože).
• Rychlou tvorbu a optimalizaci metod bez cost-intensive replikovaných injekcí.
• Spolehlivou dynamickou úpravu retence bez potřeby spíkování RT kalibrátorů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Stellar platforma otevírá prostor pro:

• Integraci dat-simultaneous acquisition (DIA + PRM) pro komplexní profiling.
• Rozšíření o pokročilé label-free a izotopové kvantitace.
• On-demand validaci klinických biomarkerů ve vysokopropustných laboratořích.
• Vývoj adaptivních algoritmů pro real-time kvalitu dat a prediktivní údržbu přístroje.

Závěr

Stellar hmotnostní spektrometr kombinuje robustnost triple kvadrupólu s rychlostí a citlivostí duální iontové pasti. Poskytuje výrazné zdokonalení kvantitativní kapacity pro translational výzkum biomarkerů, snižuje čas a náklady na tvorbu metod a zvyšuje kvalitu dat ve full-scan a targeted režimech.

Reference

• Reaction Monitoring. J. Proteome Res., 4435–4442.
• Heil L. R. Building Spectral Libraries from Narrow-Window Data-Independent Acquisition Mass Spectrometry Data. J. Proteome Res., 21(6), 1382–1391 (2022).
• Kiyonami R. S. Increased Selectivity and Throughput in Targeted Proteomics. Mol. Cell. Proteomics, 1–10 (2011).
• Remes P. M. Highly Multiplex Target Proteomics Enabled by Real-Time Chromatographic Alignment. Anal. Chem., 92(17), 11809–11817 (2020).