Orbitrap Astral MS Literature List 2024

Význam tématu

Orbitrap Astral MS představuje inovativní přístup v hmotnostní spektrometrii s vysokým rozlišením a citlivostí. Díky paralelnímu získávání dat, rozšířené dynamické oblasti a rychlému skenování umožňuje analýzu komplexních vzorků (buňky, biofluidy, tkáně) s dosud nevídanou hloubkou proteomu. Tato technologie je zásadní pro aplikace v proteomice, klinických testech a výzkumu biomarkerů.

Cíle a přehled studie / článku

Literatura souhrnně prezentuje řadu studií zaměřených na:

• metody hluboké proteomické analýzy (DIA, glyko-, fosfo-, metaproteomika),
• single-cell a single-nucleus proteomiku,
• optimalizaci workflow pro vysokou průchodnost a reprodukovatelnost,
• vývoj hardware (iontové detektory, kolizní buňky) a softwaru (de novo sekvenování, transfer learning).

Použitá metodika a instrumentace

Většina studií využívá:

• Orbitrap Astral masový analyzátor v kombinaci s kolizními buňkami a iontovými pastmi,
• data-independent acquisition (DIA) přístupy s úzkými okny pro kvantifikaci bez značení,
• fyzikálně-chemické obohacovací kroky (fosfo-, glyko-, crosslinking),
• digitální mikrofluidické čipy pro single-cell workflow,
• pokročilé softwarové nástroje pro kontrolu FDR, transfer learning a de novo sekvenování.

Hlavní výsledky a diskuse

Studie prokázaly:

• identifikaci až více než 5 000 proteinů na buňku a kompletní proteom lidské vzorků během jedné hodiny,
• hloubkovou analýzu fosfoproteomu, glykoproteomu a ubiquitylomu s vysokou citlivostí,
• vysokou reprodukovatelnost a průchodnost v klinické proteomice,
• zvýšení výtěžnosti proteinů v náročných vzorcích (mikrobiomy, biofluidy),
• uskutečnění single-cell a single-nucleus studií s robustní detekcí a kvantifikací.

Přínosy a praktické využití metody

Orbitrap Astral MS umožňuje:

• rychlou translaci biomarkerů z objevné fáze do klinických testů,
• hlubokou charakterizaci signálních drah ve výzkumu onemocnění,
• metaproteomickou analýzu mikrobiomů pro ekotoxikologii či potravinářství,
• rozvoj single-cell proteomiky pro studium heterogenity nádorů a vývojových procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace:

• pokročilých AI nástrojů pro real-time data processing,
• integrovaných mikrofluidických platforem pro plně automatizované workflow,
• multiomics přístupů spojujících proteomiku s transkriptomikou a metabolomikou,
• dalšího rozšíření dynamického rozsahu a citlivosti pro vzorky s ultranízkou koncentrací.

Závěr

Orbitrap Astral MS významně posouvá hranice moderní proteomiky, umožňuje detailní analýzu komplexních biologických systémů a má široké uplatnění v lékařském výzkumu i průmyslové analytice.

Reference

• Lancaster N.M. et al. Fast and deep phosphoproteome analysis with the Orbitrap Astral mass spectrometer. Nature Commun. 2024;15:7016.
• Hendricks N.G. et al. An inflection point in high-throughput proteomics with Orbitrap Astral. J. Proteome Res. 2023;22(10):3290–3300.
• Petrosius V. et al. Evaluating the capabilities of the Astral mass analyzer for single-cell proteomics. bioRxiv. 2023.06.06.543943.
• Ye Z. et al. One-tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes. Nat Commun. 2024;15(1):2474.
• Stewart H.I. et al. Parallelized acquisition of Orbitrap and Astral analyzers enables high-throughput quantitative analysis. Anal Chem. 2023;95(42):15656–15664.