Thermo Scientific™ Orbitrap Exploris™ 240 mass spectrometer - Differential ion mobility–maximizing proteome coverage, selectivity, and sensitivity with FAIMS technology

Význam tématu

V proteomice je klíčové dosáhnout hlubokého a selektivního zmapování proteinového složení s vysokou citlivostí a reprodukovatelností. FAIMS technologie umožňuje online frakcionaci ve funkci rozdílné pohyblivosti iontů v plynu, což nahrazuje časově i finančně náročné offline LC frakcionace a přináší lepší potlačení chemického šumu.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem textu je demonstrovat výhody kombinace rozšířeného Orbitrap Exploris 240 hmotnostního spektrometru s FAIMS Pro rozhraním. Studie ukazuje, že implementace FAIMS zvyšuje hloubku proteomového pokrytí, selektivitu vícenásobně nabitých peptidů a citlivost analýzy při zachování vysoké reprodukovatelnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Pro experimenty byly použity:

• Příkladný vzorek: 200 ng HeLa Protein Digest Standard a 10 fmol Peptide Retention Time Calibration Mixture.
• UHPLC: IonOpticks Aurora 25 cm integrovaný emitter (75 µm, 1,6 µm), průtok 300 nL/min, 30min gradient mezi 3 a 95 % acetonitrilu v 0,1 % kyselině mravenčí.
• Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific Orbitrap Exploris 240 s FAIMS Pro rozhraním (kompenzační napětí –50 V/–70 V), zdroj EASY-nLC 1200, Nanospray Flex, Sonation Column Oven při 40 °C.
• Režim měření: data-dependent acquisition (DDA).
• Software: Proteome Discoverer 2.4 s 1% FDR na úrovni PSM.

Hlavní výsledky a diskuse

• FAIMS Pro filtruje jednonásobně nabité ionty, čímž výrazně potlačuje chemický šum a obohacuje spektrum o vícenásobně nabité peptidové prekurzory.
• Online plynová frakcionace umožnila 90–95% ortogonalitu při použití dvou kompenzačních napětí (–50 V, –70 V), což se projevilo minimálním překryvem identifikovaných peptidů mezi CV.
• Reprodukovatelné chromatogramy v rámci jednoho CV potvrzují stabilitu metody, přičemž profily peptidů se významně liší mezi CV, což dokládá schopnost FAIMS selektovat odlišné iontové populace.
• Srovnání s tradiční vysokopH frakcionací ukazuje stejnou nebo vyšší úroveň proteomického pokrytí při nižší spotřebě vzorku a kratším čase analýzy.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Snížení nutnosti offline frakcionace, nižší náklady a vyšší propustnost laboratoře.
• Vyšší citlivost a přesnost kvantifikace díky potlačení interferenčního šumu.
• Snadnou integraci do stávajících shotgun proteomických workflow.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry vývoje:

• Rozšíření FAIMS aplikace na hloubkovou analýzu komplexních vzorků, včetně single-cell proteomiky.
• Optimalizace dynamického střídání CV pro maximalizaci identifikací v rámci jednoho běhu.
• Integrace s datově nezávislou akvizicí (DIA) a využití umělé inteligence pro vylepšení selekce iontů.
• Snížení potřebných množství vzorku a zkrácení doby analýzy při zachování obsahu informací.

Závěr

Gas-fázová frakcionace pomocí FAIMS Pro rozhraní na Orbitrap Exploris 240 zvyšuje hloubku a pokrytí proteomu, minimalizuje chemický šum a přináší vysokou reprodukovatelnost bez nutnosti offline pracných kroků. Metoda představuje efektivní a flexibilní řešení pro moderní proteomické laboratoře.

Reference

1. Pfammatter S, Bonneil E, McManus FP, Thibault P. Molecular & Cellular Proteomics. 2018 Jul 14.