Leveraging advanced mass spectrometry technology with Orbitrap Astral Zoom MS for in depth immunopeptidome profiling

Význam tématu

Studium imunitního peptidomu prostřednictvím hmotnostní spektrometrie přináší klíčové poznatky pro vývoj imunoterapií, identifikaci neoantigenů a personalizovanou medicínu. Analýza peptidů navázaných na molekuly MHC-I odhaluje kvalitativní i kvantitativní profil prezentovaných antigenů na buněčném povrchu, což má přímý dopad na návrh vakcín, monitorování imunitní odpovědi a kvalitativní kontrolu biologických vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo demonstrovat výkon systému Thermo Scientific Orbitrap Astral Zoom MS ve spojení s UHPLC Vanquish Neo pro bezznačkovou datově dependentní analýzu MHC-I peptidů. Byly porovnány režimy FAIMS s různými celelotokovými napětími (-20 V, -45 V, -60 V) pro detekci jednochargovaných a vícenásobně nabitých iontů při různých vstupních dávkách odpovídajících 1×10^5 až 1×10^8 buněk.

Použitá metodika a instrumentace

Pro obohacení MHC-I peptidů z IM-9 lidských B-lymfocytů byla využita pan-specific protilátka W6/32 a automatizovaný systém AssayMap Bravo. Extrahované peptidy byly separovány na kolonce Aurora Ultimate (25 cm × 75 µm) v 72minutovém gradientu na Vanquish Neo UHPLC.
Analytické kroky:

• Ionizace pomocí Thermo Scientific EASY-Spray Ion Source spojené s FAIMS Pro Duo (CV -20 V, -45 V, -60 V)
• Detekce na Orbitrap Astral Zoom MS v režimu DDA, full scan při 120 000 rozlišení
• Kvantifikace a identifikace provedená v PEAKS Studio 12 s workflow DeepNovo a vyhledáváním proti databázi UniProt (no-enzyme)
• Analýza vazebných motivů 9-mer peptidů nástroji MHCMotifDecon 1.2 a NetMHCpan 4.0

Hlavní výsledky a diskuse

Systém prokázal vysokou citlivost i při nejnižších vstupech (odpovídajících 1×10^5 buněk), s linearitou kvantifikace (R² = 0,99) přes celou škálu použitých dávek. Dynamický rozsah analýzy dosahuje až sedmi dekád, přičemž kvalita spekter (intenzita b- a y-iontů) zůstává stabilní. Identifikováno bylo přes 18 000 unikátních peptidů, z nichž většina vykazuje očekávané 8–10mer délky a klasické MHC-I vazebné motivy.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost hluboké proteomické charakterizace i z malých vzorků (low-input)
• Oddělená detekce jednochargovaných a vícenásobně nabitých iontů zvyšuje pokrytí peptidomu
• Vhodné pro identifikaci neoantigenů a monitorování imunitních reakcí v klinických a výzkumných laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj FAIMS metodiky pro cílenou analýzu vzácných peptidů, rozšíření na multiplexní kvantifikace a integrace s výpočetními modely umělé inteligence. Perspektivní je také single-cell immunopeptidomics a rychlejší automatizace pro klinické bioptické vzorky.

Závěr

Orbitrap Astral Zoom MS ve spojení s Vanquish Neo UHPLC a FAIMS Pro Duo nabízí senzační kombinaci citlivosti, dynamického rozsahu a spektrální kvality potřebné pro detailní immunopeptidomické studie. Tato platforma podporuje výzkum i klinickou aplikaci v oblasti imunologie a personalizované medicíny.