賽默飛Stellar質(zhì)譜儀在血漿蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用
生物標(biāo)志物對(duì)于早期診斷疾病、監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展和評(píng)估治療反應(yīng)至關(guān)重要。質(zhì)譜平臺(tái)已成為該領(lǐng)域的強(qiáng)大工具，被廣泛應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)和定量樣本中的分析物。然而，將高分辨質(zhì)譜平臺(tái)上的非靶向發(fā)現(xiàn)研究轉(zhuǎn)化為特定生物標(biāo)志物組合的臨床檢測(cè)應(yīng)用是一個(gè)富有挑戰(zhàn)且耗時(shí)的過程。賽默飛新型Stellar質(zhì)譜儀，憑借其卓越的定性、定量分析和高通量檢測(cè)性能，全面加速生物標(biāo)志物的規(guī)模轉(zhuǎn)化驗(yàn)證工作流程。
富集血漿蛋白質(zhì)組特征分析的靶向定量驗(yàn)證轉(zhuǎn)化
研究目的
本研究案例旨在評(píng)估新型Thermo Scientific™ Stellar™ 四極桿超高速雙壓線性離子阱質(zhì)譜儀PRM定量分析性能。加速將血漿蛋白質(zhì)組大規(guī)模生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)結(jié)果快速轉(zhuǎn)化為精確、可靠的臨床靶向定量檢測(cè)應(yīng)用。
研究背景
● 在血漿中定量檢測(cè)生物標(biāo)志物提供了一種高度可及且最小侵入性的疾病診斷方法，已被廣泛應(yīng)用于各種疾病的診治過程，如早期癌癥檢測(cè)等。
● 非靶蛋白質(zhì)組質(zhì)譜在血漿生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)中具有巨大潛力；然而，將其轉(zhuǎn)化為針對(duì)下游驗(yàn)證的靶向定量檢測(cè)可能耗時(shí)且繁瑣。
● 采用Stellar新型質(zhì)譜系統(tǒng)使得非靶生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)結(jié)果可以快速轉(zhuǎn)化為針對(duì)下游驗(yàn)證的靶向定量檢測(cè)方法。
● 本研究開發(fā)了具有不同的通量和肽段的多種檢測(cè)方法，以評(píng)估Stellar質(zhì)譜儀在驗(yàn)證來自兩個(gè)大隊(duì)列生物標(biāo)志物的能力（每個(gè)研究分別包含2,513名和3,000名受試者）。
● 采用Stellar 質(zhì)譜儀僅在3天內(nèi)完成定量檢測(cè)方法開發(fā)，60分鐘檢測(cè)約1,960個(gè)標(biāo)志物（約3,920個(gè)肽）。并通過此靶向檢測(cè)方法對(duì)生物樣本隊(duì)列生物標(biāo)志物的進(jìn)行確證。
實(shí)驗(yàn)方法
1 樣品制備和數(shù)據(jù)采集（圖1）
1）通過Proteograph™ Product Suite XT (Seer Inc.) 處理40份混合男性和女性血漿，以制得Proteograph血漿樣本。
2）通過對(duì)幾份混合血漿標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行S-trap消化，制得純血漿消化樣本。
3）制備了2,163個(gè)穩(wěn)定同位素標(biāo)簽（SIL）肽用于靶向定量檢測(cè)分析。這些檢測(cè)分析依據(jù)不同檢測(cè)通量和分析物數(shù)量分為三類：P100（高通量，數(shù)十個(gè)分析物），P800（中通量，數(shù)百分析物）和P2000（低通量，數(shù)千分析物）。
● 對(duì)于P100測(cè)定使用純血漿消化樣本作為背景基質(zhì)，對(duì)于 P800 和 P2000 測(cè)定則使用Proteograph處理血漿樣本作為背景基質(zhì)；
● 2,163個(gè)SIL肽用于P2000測(cè)定方法的開發(fā)，該檢測(cè)方法最終包含1,960個(gè)靶標(biāo)；
● 所有混合物都用0.1%的甲酸和95%水/5%乙腈的緩沖液稀釋。
4）所有準(zhǔn)備好的樣本都在Vanquish NEO液相色譜串聯(lián)Stellar質(zhì)譜儀上進(jìn)行數(shù)據(jù)獨(dú)立采集（DIA）或并行反應(yīng)監(jiān)測(cè)（PRM）采集建立靶向分析方法。
5）使用Skyline（v23.1）和PRM conductor（Skyline插件）來加速PRM檢測(cè)方法構(gòu)建及數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估。
2 研究數(shù)據(jù)驗(yàn)證
作為驗(yàn)證研究的一部分，所收集的44例（23名癌癥患者和21名非癌癥對(duì)照）血漿樣本同樣通過上述方式處理，并在NEO-Stellar MS系統(tǒng)上使用P2000分析。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
■ 在3天內(nèi)完成了所有檢測(cè)方法的開發(fā)，定量分析性能和檢測(cè)特異性滿足要求（圖2）。
■ 在3個(gè)不同的檢測(cè)通量條件下評(píng)估了P100檢測(cè)：100 SPD，144 SPD 和180 SPD（圖3）。雖然在所有3個(gè)檢測(cè)通量條件下都保持了定量性能，但是隨著檢測(cè)通量的增加，所測(cè)得的蛋白數(shù)量減少。
■ 該研究還調(diào)查了蛋白質(zhì)組生物標(biāo)志物驗(yàn)證的最佳上樣量。由于其高定量重現(xiàn)性和靈敏度，600 ng 被確定為最佳上樣量（圖4）。
● 隨著基質(zhì)質(zhì)量的增加，所鑒定出的內(nèi)源肽數(shù)量增加（圖4A）；
● 在寬的上樣量范圍中，Stellar 質(zhì)譜儀顯示出了高定量重復(fù)性（變異系數(shù)<10%）（四次注射）（圖4B）。
■ 在完整血漿消化物中添加98個(gè)SIL肽的100 fmol數(shù)據(jù)，突顯了Stellar MS在數(shù)日血漿蛋白質(zhì)組生物標(biāo)志物驗(yàn)證中的穩(wěn)健性和可重復(fù)性（圖5）。
■ 靶向檢測(cè)方法被應(yīng)用于由 23 名癌癥患者和 21 名非癌癥對(duì)照組成的生物隊(duì)列。Stellar 質(zhì)譜儀成功檢測(cè)出 1,960 種 SIL 肽中的 1,913 種，證明了其能夠全面覆蓋目標(biāo)肽段及臨床應(yīng)用潛力。Stellar質(zhì)譜平臺(tái)在幾天內(nèi)表現(xiàn)出高度的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，CV 小于 12%（圖6）。
結(jié)論
■ 使用NEO-Stellar 液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜系統(tǒng)開發(fā)的P100、P800和P2000檢測(cè)，顯示出了系統(tǒng)出色的定量性能和檢測(cè)特異性，并且整個(gè)過程僅需1 - 3天的工作量。而相比之下，使用傳統(tǒng)方法和三重四極桿平臺(tái)則需要數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間。
■ 將P100檢測(cè)的通量提高到100 SPD、144 SPD和180 SPD，證明了Stellar 質(zhì)譜儀在高檢測(cè)通量下仍保持一致的定量性能。
■ 測(cè)試了一系列Proteograph血漿上樣量，并最終選擇了600 ng的最佳基質(zhì)上樣量用于蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物的驗(yàn)證。
■ NEO-Stellar系統(tǒng)在靶向蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)中的穩(wěn)健性、可重復(fù)性（< 12%的日間CV）和靈敏度表現(xiàn)，可應(yīng)用于比以往技術(shù)更大規(guī)模的潛在生物標(biāo)志物的高效驗(yàn)證轉(zhuǎn)化。
賽默飛端到端的生物標(biāo)志物靶向定量驗(yàn)證工作流程
賽默飛一直致力于更好地服務(wù)開創(chuàng)人類健康未來的科學(xué)家，包括全新一代Thermo Scientific™ Stellar™質(zhì)譜儀在內(nèi)的新一代蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程，為廣大科學(xué)家們量身定制了從樣品自動(dòng)制備、納流液相色譜、離子淌度到人工智能增強(qiáng)型數(shù)據(jù)處理軟件的無所不包的一流實(shí)驗(yàn)室配置。這意味著廣大用戶在在實(shí)驗(yàn)過程中，從硬件到軟件的無縫銜接，也意味著蛋白質(zhì)組學(xué)從發(fā)現(xiàn)組學(xué)到臨床發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的無縫銜接。
參考資料：
1. TRANSLATION OF PROTEOGRAPH XT NANOPARTICLE-ENRICHED PLASMA PROTEOMIC FEATURES TO A TARGETED ASSAY. Jimmy Yi Zeng,1 Philip Remes,2 Wan-Fang Chou,1 Joon-Yong Lee,1 Hao Qian,1 Cristina C. Jacob,2 Megan Mora,1 Sangeet Adhikari,1 Isabella Bonomi,1 Purva Ranjan,1 Alan Atkins,2 Scott Peterman,2 Claudia P.B. Martins,2 Philip Ma,1 and Bruce Wilcox1
2. NOVEL HYBRID NOMINAL MASS INSTRUMENT ENABLES RAPID DEVELOPMENT OF LARGE-SCALE TARGETED PLASMA PROTEOMICS ASSAYS. Jimmy Yi Zeng1, Philip Remes2, Sangeet Adhikari1, Wan-Fang Chou1, Cristina C. Jacob2, Hao Qian1, Megan Mora1, Isabella Bonomi1, Yuntao Hu1, Joon-Yong Lee1, Purva Ranjan1, Alan Atkins2, Scott Peterman2, Claudia P.B. Martins2, Philip Ma1, and Bruce Wilcox1
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