ASMS 2019，賽默飛重磅推出三合一系列的創(chuàng)新巔峰之作——Thermo Scientific™ Orbitrap Eclipse™ 質(zhì)譜儀，旨在解決生物學(xué)研究中的分析難題，輕松應(yīng)對蛋白質(zhì)組學(xué)，生物制藥與蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)分析研究中的各項(xiàng)挑戰(zhàn)。正可謂是高手過招，招招精彩。

 

在2019年的ASMS會議上，賽默飛推出了兩款超高分辨質(zhì)譜儀，分別是：

Orbitrap Exploris™480質(zhì)譜儀

Orbitrap Eclipse™三合一質(zhì)譜儀

 

從這期開始繼續(xù)Orbitrap的創(chuàng)新之旅，重磅推出三合一超高分辨質(zhì)譜儀的創(chuàng)新巔峰之作——全能型Orbitrap Eclipse™ 三合一質(zhì)譜儀

自2013年推出第一代三合一Orbitrap Fusion質(zhì)譜儀開始，該系列完美整合了四極桿、離子阱和Orbitrap質(zhì)量分析器的多功能性和可用性，具有超高分辨率、靈敏度、穩(wěn)定的高質(zhì)量精度，以及多項(xiàng)可延展性。圖1展示了Orbitrap三合一質(zhì)譜不斷革新的進(jìn)化史。

圖1 Orbitrap三合一系列質(zhì)譜的進(jìn)化史

 

三合一質(zhì)譜儀Orbitrap Eclipse™ 平臺帶來了多項(xiàng)創(chuàng)新，顯著改善了質(zhì)譜數(shù)據(jù)的深度和質(zhì)量，特別適用于蛋白組學(xué)中對全蛋白質(zhì)組定量的準(zhǔn)確度、高通量需求，生物制藥中復(fù)雜蛋白或小分子結(jié)合的生物藥表征，解析蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)等應(yīng)用難題，真正做到性能比尖，通用萬間實(shí)驗(yàn)室。

Orbitrap Eclipse™ 三合一質(zhì)譜儀

核心功能升級

Core function upgrade

為了應(yīng)對蛋白質(zhì)組學(xué)、生物制藥以及蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)分析中不斷出現(xiàn)的新的挑戰(zhàn)，Orbitrap Eclipse™的核心功能進(jìn)行了升級（圖2），包括新的QR5分段四極桿質(zhì)量過濾器帶來的主動離子管控技術(shù)（AIM+），實(shí)時檢索（Real-time search），深度真空技術(shù)（Ultra-high vacuum manifold），選配的質(zhì)子轉(zhuǎn)移電荷減少（PTCR）技術(shù)和選配的高質(zhì)量范圍MSⁿ（HMRⁿ）模式等，助力研究工作持續(xù)升級。

圖2 Orbitrap Eclipse™三合一質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)示意圖

 

Orbitrap Eclipse™性能指標(biāo)

無與倫比的分析性能及通用性

●QR5分段式四極桿：出色的母離子選擇性和靈敏度

●實(shí)時檢索：為TMT分析提供前所未有的深度和準(zhǔn)確度

●高質(zhì)量范圍MSⁿ(HMRⁿ)，選配：滿足復(fù)雜天然蛋白復(fù)合體的全面分析

●質(zhì)子轉(zhuǎn)移電荷減少(PTCR)技術(shù)，選配：簡化復(fù)雜的自上而下(top-down)譜圖數(shù)據(jù)

●多種可選功能：帶來前所未有的多功能，滿足不同應(yīng)用需求 IC| ETD | UVPD |1M | HMRⁿ | PTCR | FAIMS Pro interface

●通用型接口與界面：與Orbitrap Exploris 480以及TSQ質(zhì)譜通用，帶來良好的易用性

 

全能型Orbitrap Eclipse™三合一質(zhì)譜儀輕松應(yīng)對生物學(xué)研究中的各項(xiàng)挑戰(zhàn)

圖3 生物學(xué)研究中的各種挑戰(zhàn)

 

面對復(fù)雜的生物學(xué)研究，全能型Orbitrap Eclipse™通過自身的各種武功秘笈，均能幫助科研人員輕松過招。

 

挑戰(zhàn)1

蛋白組學(xué)—復(fù)雜樣品中蛋白質(zhì)動態(tài)范圍寬

 

Solution ：QR5分段式雙曲面四極桿，提升靈敏度和特異性

圖4 QR5分段式雙曲面四極桿可有效提升蛋白和肽段鑒定數(shù)目

在0.4m/z隔離窗口時，MS/MS譜圖有更高的特異性，可提高鑒定數(shù)目。使用QR5分段式雙曲面四極桿，可在0.4m/z隔離窗口時提升傳輸效率和靈敏度（圖4）。

 

挑戰(zhàn)2

蛋白組學(xué)——高通量下的精準(zhǔn)定量

 

Solution 2：Real-Time Search實(shí)時檢索

TMT標(biāo)記定量中，如果使用MS²方法進(jìn)行定量，由于共流出肽段的干擾存在比值壓縮效應(yīng)，影響定量準(zhǔn)確性。而使用MS³方法可以有效提高定量準(zhǔn)確性，但即使是使用SPS-MS³方法，與MS²方法的定量肽段數(shù)目相比仍有些差距。

究其原因，一部分是因?yàn)镺T MS³需要時間更長，另一部分是因?yàn)橹挥?0-50%的MS²譜圖可得到鑒定。而無法得到鑒定的50-60% MS²譜圖對應(yīng)的OT MS³譜圖其實(shí)是浪費(fèi)了采集時間。

圖5 實(shí)時檢索 SPS MS³的原理示意圖及與SPS MS³的對比

實(shí)時檢索（Real-Time Search）通過在流程中加入實(shí)時數(shù)據(jù)庫快速檢索，確定哪些MS²譜圖可得到鑒定，并決定是否進(jìn)行MS³采集（圖5）。Eclipse中內(nèi)置方法模板（圖6），單擊即可設(shè)置，其采用Comet搜索引擎（與SEQUEST類似），可使用任意數(shù)據(jù)庫，最多3個任意修飾，并可調(diào)整pass/fail閾值。

圖6 實(shí)時檢索數(shù)據(jù)采集流程

實(shí)時檢索方法可顯著提高定量肽段數(shù)目和通量（圖7），并進(jìn)一步提高SPS-MS³的定量準(zhǔn)確性（圖8）。

 

圖7 實(shí)時檢索顯著提高TMT定量肽段數(shù)目和通量

 

 

 

圖8 實(shí)時檢索提高TMT SPS-MS³定量準(zhǔn)確性

 

挑戰(zhàn)3

蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)分析

 

Solution ：深度真空技術(shù)，選配的HMRⁿ（高質(zhì)量范圍MSⁿ），選配的PTCR（質(zhì)子轉(zhuǎn)移電荷減少）技術(shù)

 

01．深度真空技術(shù)

全新設(shè)計(jì)的真空裝置可提供深度真空，且擴(kuò)大了IRM中氣壓可調(diào)范圍（0.5-20mTorr），可為完整蛋白的分析提供更高的靈敏度（圖9）。

 

圖9 深度真空可有效提高完整蛋白的靈敏度

 

 

02．HMRⁿ（高質(zhì)量范圍MSⁿ），選配

Eclipse中選配的HMRⁿ將Orbitrap質(zhì)量范圍擴(kuò)展到8000m/z，成為第一臺既有MSⁿ又有高質(zhì)量范圍的Orbitrap。

 

在蛋白高級結(jié)構(gòu)分析中，尤其是蛋白質(zhì)與小分子結(jié)合的分析，需要同時分析蛋白質(zhì)與小分子，HMRⁿ結(jié)合多種碎裂方式可同時確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)以及與其結(jié)合的小分子（圖10）。

圖10 HMRⁿ與多種碎裂方式幫助非共價結(jié)合的膜蛋白與小分子脂質(zhì)的同時解析

 

03．PTCR（質(zhì)子轉(zhuǎn)移電荷減少）技術(shù)，選配

由于質(zhì)譜得到的為m/z的值，如果要得到mass，就必須要確定電荷數(shù)，如何在不確定電荷的情況下計(jì)算mass呢？現(xiàn)在使用Eclipse中獨(dú)有的PTCR技術(shù)，可幫助測定電荷數(shù)目。

圖11 PTCR原理

PTCR技術(shù)中通過氣相的離子-離子相互作用，將蛋白質(zhì)帶有的質(zhì)子轉(zhuǎn)移給特定的化合物（C₁₄F₂₄）離子，從而造成蛋白質(zhì)本身電荷減少（圖11），得到一系列的電荷減少離子。通過相鄰價態(tài)離子間的間距即可測定蛋白質(zhì)的電荷數(shù)目。

 

在復(fù)雜蛋白質(zhì)混合物中，由于共流出的存在，很難進(jìn)行譜圖的解卷積以及確定DDA MS²的母離子。在使用PTCR技術(shù)后，質(zhì)譜圖更容易解析，可從復(fù)雜混合物中解析到更多的蛋白質(zhì)（圖12）。

圖12 PTCR技術(shù)幫助簡化復(fù)雜的蛋白質(zhì)譜圖

此外，PTCR可通過降低母離子和/或子離子的價態(tài)，幫助解析復(fù)雜的MS及MSⁿ譜圖，可檢測到更多的母離子及碎片，對結(jié)構(gòu)生物學(xué)以及生物制藥的應(yīng)用大有助益。

Orbitrap Eclipse™整合了深度真空技術(shù)，HMRⁿ以及PTCR技術(shù)，使其成為完整蛋白或top-down分析的利器。

 

全能型Orbitrap Eclipse三合一質(zhì)譜儀的創(chuàng)新得益于賽默飛與行業(yè)深度合作，不斷聆聽用戶的需求，完善自身，也得到了用戶的積極肯定。

 

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