Enhanced resolution with multi-pass mode on the Orbitrap Astral Zoom mass spectrometer

Význam tématu

Ve vysoko rozlišovací hmotové spektrometrii proteomiky je klíčové rozlišit blízce příbuzné iontové signály, zejména při multiplexní kvantifikaci pomocí derivátů TMT. Schopnost dosáhnout vysokého rozlišení při nízkém m/z otevírá cestu k 32-plexním experimentům, které významně zvyšují efektivitu analýzy a datový výtěžek.

Cíle a přehled studie

Studie představuje implementaci multi-pass režimu na přístroji Orbitrap Astral Zoom s cílem zdvojnásobit rozlišovací schopnost pro malé m/z rozmezí. Autoři porovnali výkon standardního režimu s novým TMT HR módem na vzorcích TMT 11-plex a 32-plex a demonstrovali možnost rychlého přepínání mezi jednoprotóžním a víceprotóžním záznamem.

Použitá instrumentace

• Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer
• Relay prism deflector s rychlým spínáním
• Ion-routing multipole (IRM) a ion processor pro DIA skeny
• Vanquish Neo LC systém
• Ionopticks Aurora Frontier XT kolona (75 μm × 60 cm)

Použitá metodika a instrumentace

Ionty byly akumulovány v ohnuté pastičce a poté vedeny přes asymetrické zrcadlo a rychle spínaný relay prism deflector, čímž se prodloužila dráha až na ~90 m v multi-pass režimu. Pro optimalizaci napěťových parametrů byl nasazen genetický algoritmus, který maximalizoval přenos a minimalizoval vedlejší artefakty. Analýzu doplnilo střídání jednoprotóžních Orbitrap MS2 skenů pro identifikaci a multi-pass skenů pro kvantifikaci reporter iontů.

Hlavní výsledky a diskuse

Multi-pass režim dosahuje rozlišení přes 120 000 při m/z = 138, což umožňuje baseline separaci 3 mDa vzdálených TMT quadrupletů. Relativní přenos v porovnání se single-pass režimem je ~35 %, massová přesnost < 2 ppm a stabilita shot-to-shot jitter < 2 ms. Na modelovém vzorku HeLa/TMT 32-plex bylo kvantifikováno 4 299 proteinových skupin a 22 146 peptidových skupin (94 % a 78 % identifikovaných skupin).

Přínosy a praktické využití metody

• Povolení robustní kvantifikace až 32 vzorků současně
• Výrazné zvýšení hloubky proteomu a throughput až 440 vzorků za den
• Kompatibilita s běžnými LC–MS protokoly pro proteomiku

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření multiplexních režimů nad 32 kanálů, aplikace v single-cell proteomice a integrace do datově nezávislé akvizice (DIA). Další vylepšení algoritmů pro dekonvoluci a automatizaci ladicích rutin zvýší adaptabilitu v rutinních laboratořích.

Závěr

Implementace multi-pass TMT HR módu na Orbitrap Astral Zoom významně zlepšuje rozlišovací schopnost při nízkém m/z, umožňuje spolehlivou 32-plex kvantifikaci s vysokou průchodností a massovou přesností, a představuje klíčový pokrok pro vysoce výkonnou proteomickou analýzu.

Reference

• Stewart H. et al. Parallelized Acquisition of Orbitrap and Astral Analyzers Enables High-Throughput Quantitative Analysis. Anal. Chem. 2023, 95, 15656–15664.
• Stewart H. et al. Proof of principle for enhanced resolution multi-pass methods for the Astral analyzer. Int. J. Mass Spectrom., 498, 2024, 117203.
• Kraegenbring J. et al. Enhancing the resolving power on a novel Orbitrap Astral instrument for TMT35plex applications. ASMS 2025, MP 748.