Unveiling hidden protein depths: a high-throughput plasma proteomics workflow for enhanced biomarker discovery
Aplikace | 2024 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Proteomika plazmy se uplatňuje při hledání biomarkerů pro včasnou diagnostiku onemocnění, zejména rakoviny. Díky snadnému odběru se plazma stává ideálním vzorkem pro velké kohortní studie, avšak široký rozptyl koncentračních hladin bílkovin vyžaduje pokročilé analytické přístupy a citlivé přístroje pro odhalení nízce abundentních markerů.
Autoři si stanovili za cíl navrhnout robustní a vysoce výkonné pracovní postupy pro hlubokou proteomickou analýzu lidské plazmy a zlepšit kvantitativní výkonnost pomocí label-free data-independent acquisition (DIA) na přístroji Thermo Scientific Orbitrap Astral.
Studie porovnává čtyři přístupy k přípravě vzorku plazmy:
Workflow bez úprav umožnilo za 60 vzorků/den identifikovat průměrně 718 proteinových skupin s CV kolem 6 %, avšak citlivost k nízkoabundantním bílkovinám byla omezená. Depletační přístup zvýšil identifikaci až na 1 857 proteinů při 24 vzorcích/den a 1 380 proteinů při 60 vzorcích/den (CV ≈ 6–10 %). Nanopartikelové obohacení umožnilo detekci až 6 457 proteinových skupin při 24 vzorcích/den a 4 880 proteinů při 60 vzorcích/den, čímž dosahuje nejhlubšího pokrytí proteomu plazmy. Zahrnutí projektově specifické spektrální knihovny využívající frakcionaci zlepšilo pokrytí o dalších 300–600 proteinů.
Sestavené pracovní postupy nabízejí vyvážený poměr mezi rychlostí analýzy a hloubkou proteomického pokrytí. Vysok throughput až 100 vzorků/den umožňuje rozsáhlé studie s vysokou reprodukovatelností a citlivostí. Výběr mezi neat, depleční nebo nanopartikelovou metodou závisí na požadavku na hloubku analýzy a rozpočet.
Dalším směrem vývoje bude integrace umělé inteligence pro adaptivní výběr spekter, využití ještě rychlejších chromatografických sloupců a rozšíření spektrálních knihoven o vzácné nebo modifikované proteiny. Adaptace workflow na klinické platformy a validace markerů v reálných pacientech podpoří implementaci do rutinní diagnostiky.
Orbitrap Astral ve spojení s různými přístupy k přípravě vzorku představuje průlom v hluboké a vysoce výkonné proteomické analýze plazmy. Poskytuje nástroje pro spolehlivou detekci nízce abundentních biomarkerů ve velkých kohortách a otevírá cestu k rychlejší a cílenější diagnostice.
1. Deutsch J. et al., Advances and Utility of the Human Plasma Proteome. J. Proteome Res. 2021, 20(12), 5241–5263.
2. Huang T. et al., Protein Coronas on Functionalized Nanoparticles Enable Quantitative and Precise Large-Scale Deep Plasma Proteomics. bioRxiv 2023.
3. Woo J.; Zhang Q., A streamlined high-throughput plasma proteomics platform for clinical proteomics with improved proteome coverage, reproducibility, and robustness. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2023, 34(4), 754–762.
4. Geyer P. et al., Plasma proteome profiling to assess human health and disease. Cell Syst. 2023, 2(3), 185–195.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Proteomika plazmy se uplatňuje při hledání biomarkerů pro včasnou diagnostiku onemocnění, zejména rakoviny. Díky snadnému odběru se plazma stává ideálním vzorkem pro velké kohortní studie, avšak široký rozptyl koncentračních hladin bílkovin vyžaduje pokročilé analytické přístupy a citlivé přístroje pro odhalení nízce abundentních markerů.
Cíle a přehled studie / článku
Autoři si stanovili za cíl navrhnout robustní a vysoce výkonné pracovní postupy pro hlubokou proteomickou analýzu lidské plazmy a zlepšit kvantitativní výkonnost pomocí label-free data-independent acquisition (DIA) na přístroji Thermo Scientific Orbitrap Astral.
Použitá metodika a instrumentace
Studie porovnává čtyři přístupy k přípravě vzorku plazmy:
- Neředěná (neat) plazma bez úprav pro maximální průchod vzorku.
- Deplece 14 nejabundantnějších bílkovin pomocí spin sloupců Thermo Scientific High Select.
- Obohacení proteomické frakce pomocí Seer Proteograph XT nanopartikelového workflow.
- Dílčí frakcionace peptidů pro hlubší průzkum proteomu.
Hlavní výsledky a diskuse
Workflow bez úprav umožnilo za 60 vzorků/den identifikovat průměrně 718 proteinových skupin s CV kolem 6 %, avšak citlivost k nízkoabundantním bílkovinám byla omezená. Depletační přístup zvýšil identifikaci až na 1 857 proteinů při 24 vzorcích/den a 1 380 proteinů při 60 vzorcích/den (CV ≈ 6–10 %). Nanopartikelové obohacení umožnilo detekci až 6 457 proteinových skupin při 24 vzorcích/den a 4 880 proteinů při 60 vzorcích/den, čímž dosahuje nejhlubšího pokrytí proteomu plazmy. Zahrnutí projektově specifické spektrální knihovny využívající frakcionaci zlepšilo pokrytí o dalších 300–600 proteinů.
Přínosy a praktické využití metody
Sestavené pracovní postupy nabízejí vyvážený poměr mezi rychlostí analýzy a hloubkou proteomického pokrytí. Vysok throughput až 100 vzorků/den umožňuje rozsáhlé studie s vysokou reprodukovatelností a citlivostí. Výběr mezi neat, depleční nebo nanopartikelovou metodou závisí na požadavku na hloubku analýzy a rozpočet.
Budoucí trendy a možnosti využití
Dalším směrem vývoje bude integrace umělé inteligence pro adaptivní výběr spekter, využití ještě rychlejších chromatografických sloupců a rozšíření spektrálních knihoven o vzácné nebo modifikované proteiny. Adaptace workflow na klinické platformy a validace markerů v reálných pacientech podpoří implementaci do rutinní diagnostiky.
Závěr
Orbitrap Astral ve spojení s různými přístupy k přípravě vzorku představuje průlom v hluboké a vysoce výkonné proteomické analýze plazmy. Poskytuje nástroje pro spolehlivou detekci nízce abundentních biomarkerů ve velkých kohortách a otevírá cestu k rychlejší a cílenější diagnostice.
Reference
1. Deutsch J. et al., Advances and Utility of the Human Plasma Proteome. J. Proteome Res. 2021, 20(12), 5241–5263.
2. Huang T. et al., Protein Coronas on Functionalized Nanoparticles Enable Quantitative and Precise Large-Scale Deep Plasma Proteomics. bioRxiv 2023.
3. Woo J.; Zhang Q., A streamlined high-throughput plasma proteomics platform for clinical proteomics with improved proteome coverage, reproducibility, and robustness. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2023, 34(4), 754–762.
4. Geyer P. et al., Plasma proteome profiling to assess human health and disease. Cell Syst. 2023, 2(3), 185–195.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Unveiling hidden protein depths: a high-throughput plasma proteomics workflow for enhanced biomarker discovery on Orbitrap Astral MS
2024|Thermo Fisher Scientific|Postery
P-I-0124 Unveiling hidden protein depths: a high-throughput plasma proteomics workflow for enhanced biomarker discovery on Orbitrap Astral MS 1 2 1 1 2 1 Kevin Yang , Amarjeet Flora , Khatereh Motamedchaboki , Stephanie Samra , Bhavin Patel and Amirmansoor…
Klíčová slova
proteome, proteomeastral, astralplasma, plasmaproteograph, proteographdepleted, depletedcoverage, coverageorbitrap, orbitrapdepletion, depletionbiomarker, biomarkerdiscovery, discoveryspin, spinworkflow, workflowprocessed, processedgroups, groupsmini
New standards for plasma proteomics—Balancing throughput for large sample cohorts and depth of analysis for biomarker discovery
2023|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 002252 Proteomics New standards for plasma proteomics—Balancing throughput for large sample cohorts and depth of analysis for biomarker discovery Authors Goal Amirmansoor Hakimi , Eugen Damoc , To develop a high-throughput plasma proteomics analysis workflow without Tabiwang…
Klíčová slova
plasma, plasmapepmap, pepmapastral, astraldepth, depththroughput, throughputneo, neoseer, seerdepleted, depletedthermo, thermocolumn, columngreatest, greatestscientific, scientificneat, neatproteome, proteomeproteograph
Comprehensive and high-throughput plasma proteome profiling for biomarker discovery
2025|Thermo Fisher Scientific|Technické články
Technical note | 003852 Omics Comprehensive and high-throughput plasma proteome profiling for biomarker discovery Using the Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer and the Seer Proteograph ONE Assay Authors Goal Jared Deyarmin , Qingling Li , Kevin Yang , Demonstrate the…
Klíčová slova
proteograph, proteographplasma, plasmaseer, seerzebra, zebrawash, washaccelerome, acceleromeprotein, proteindepleted, depletedastral, astralone, onesavant, savantzoom, zoomequilibration, equilibrationdepletion, depletionspeedvac
Discovering hidden depths: high-throughput proteomics study for enhanced biomarker discovery on Orbitrap Astral Mass Spectrometer
2024|Thermo Fisher Scientific|Postery
P-II-0715 Discovering hidden depths: high-throughput proteomics study for enhanced biomarker discovery on Orbitrap Astral Mass Spectrometer Kevin Yang1, Amarjeet Flora2, Bhavin Patel2, Khatereh Motamedchaboki1, Stephanie Samra1, and Amirmansoor Hakimi1 1Thermo Fisher Scientific, San Jose, California, U.S.A. 2Thermo Fisher Scientific, Rockford,…
Klíčová slova
female, femaleastral, astralwhite, whiteorbitrap, orbitrapcancer, cancerinfection, infectionblack, blackmale, malelymphoma, lymphomacohort, cohortplasma, plasmahealthy, healthyspectrometer, spectrometerbiomarker, biomarkerovarian