Thermo Scientific FAIMS Pro interface

Význam tématu

V proteomice narůstá potřeba rychlých, citlivých a selektivních analytických metod, které zkrátí čas přípravy vzorku a zároveň rozšíří hloubku detekce proteomu. Diferenciální iontová mobilita poskytuje dodatečnou selektivitu ve fázi plyn–ion, čímž redukuje složitost předmětových analýz a zvyšuje produktivitu i kvalitu dat.

Cíle a přehled studie / článku

Představit Thermo Scientific FAIMS Pro interface jako modul pro diferenciální iontovou mobilitu kompatibilní s LC a MS systémy Thermo Fisher Scientific. Demonstrovat, jak integrace FAIMS Pro interface do proteomických workflow zvyšuje identifikaci a kvantifikaci proteinů, šetří vzorek a čas, a minimalizuje offline frakcionaci.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda vychází ze selektivního přenosu prekurzorových iontů skrz FAIMS Pro interface podle kompenzačního napětí (CV). Různá nastavení CV (-120 až +120 V) umožňují cílenou frakcionaci plynné fáze před vstupem do hmotnostního analyzátoru.

• FAIMS Pro interface s optimalizovanou válcovou geometrií a náběhovými časy iontů
• Kapalinová chromatografie EASY-nLC 1200, nízkoprůtokové režimy (100–1 000 nL/min), EASY-Spray zdroj
• Hmotnostní spektrometry Orbitrap Exploris 480, Orbitrap Eclipse Tribrid, Fusion Lumos, Fusion Tribrid, TSQ Altis, TSQ Quantis
• Iontové zdroje Nanospray Flex, VeriSpray PaperSpray
• Akviziční režimy: DDA, PRM, SRM, SPS MS3, top-down MSⁿ (HCD, ETD, EThcD, UVPD)
• Softwarové nástroje: Xcalibur (v3.1+), TSQ Instrument Control (v3.1+), Exploris Control (v1.0+), Proteome Discoverer (v2.3+), Freestyle, BioPharma Finder

Hlavní výsledky a diskuse

• Proteomová hloubka: přidání FAIMS Pro interface vedlo k +29 % unikátních peptidů při 100 ng a +24 % při 1 000 ng; počet identifikovaných proteinů vzrostl o 17–18 % (z ~5 700 na ~7 800 proteinových skupin).
• Efektivita analýzy: u 200 ng vzorku se zkrátila LC doba o 25 % a bylo zapotřebí až 5× méně materiálu při zachování pokrytí proteomu.
• Multiplexní kvantifikace TMT: selektivita FAIMS snížila koizolaci i izobarických rušení, zlepšila interference-free index a přesnost kvantifikace proteinů (SPS MS3 + FAIMS dosahuje IFI ~ 0,98 oproti ~ 0,83 bez FAIMS).
• Top-down charakterizace: diskrétní CV přenosy selektovaly lehký a těžký řetězec mAb, umožňující detailní analýzu glykoform (45 % sekvenční pokrytí těžkého řetězce, 65 % lehkého).
• SRM kvantifikace biomarkerů: FAIMS Pro interface zlepšila poměr signál/šum, posunula LOQ/LLOQ směrem k nižším hladinám (attomol až femtomol), prodloužila kvantifikační dynamický rozsah a usnadnila automatizovanou integraci špiček.

Přínosy a praktické využití metody

• Redukce offline LC frakcionace díky online plynné frakcionaci FAIMS.
• Zvýšená citlivost a selektivita umožňující hlubší profilaci proteomu při menším množství vzorku.
• Lepší přesnost kvantifikace izobarických značek (TMT) pro translational proteomics.
• Robustní workflow pro top-down analýzu proteoform.
• Vylepšené cílené kvantifikace v klinických i výzkumných aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení FAIMS v klinické proteomice, automatizované laboratoři, glyko- a lipidomice. Integrace s pokročilými AI nástroji umožní rychlejší data mining a objevy biomarkerů. Dále mohou vznikat nové CV škály a metody adaptivní akvizice v reálném čase.

Závěr

Thermo Scientific FAIMS Pro interface představuje univerzální řešení pro zlepšení selektivity a citlivosti v proteomice. Díky snadné instalaci, kompatibilitě se systémy Thermo Fisher a integrovaným softwarovým šablonám umožňuje rychlou implementaci a výrazné zvýšení kvality dat při úspoře času a vzorku.

Reference

• A. S. Hebert et al., Anal. Chem. 2018, 90(15), 9529–9537.
• S. Pfammatter et al., Mol. Cell. Proteomics 2018, 17(10), 2015–2067.