90% 科研人都头疼的质谱难题,你中招了吗(300 份好礼免费送)

2024-08-01 18:02 来源:微信公众号 - ShengWuXueBa 作者:生物学霸
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经常做实验、处理数据的科研 er 肯定都懂这三种痛:



大海捞针的痛苦:样本太多太复杂,找标志物像「海底捞针」,难以准确识别和测量。


高速堵车的无奈:堆积如山的样本和数据,工作效率提不上去,就像在高速路上堵车。


考古挖掘的艰难:质谱数据的处理耗时又复杂,想要挖掘出数据中有价值的信息,仿佛在做文物挖掘。

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随着科研不断深入进步,质谱在生物学分析中的重要性日益凸显,成为了提升实验精确性、高通量及数据分析深度的关键工具。为解决分析难题,我们精心准备了学习资料,涵盖 2024 ASMS 大会亮点、前沿文献及跨领域质谱应用方案,助力研究者高效前行。


「质」耀群星——ASMS 干货盛宴


在今年的 ASMS(美国质谱学会)大会上,众多业内大咖分享了他们在各个领域的应用与突破。帮大家总结了五个高分热门领域的精彩内容:


 蛋白质组学突破:哈佛医学院、分子病理学研究所等机构的专家一起讨论了【蛋白质组学的最新应用,包括单细胞蛋白质组学到免疫肽组学】的重大突破。

 代谢组学与脂质组学进展:Metabolon、MD Anderson 癌症中心等的领先研究者分享了【代谢组学和脂质组学的最新技术,包括小分子的全面表征和定量】方案。

 临床与转化研究创新:来自 AZ、C2N Diagnostics 等专家发现在【阿尔茨海默病、肿瘤学和糖尿病等领域的诊断】研究中的创新。

 加速制药研究:伯明翰大学的 Helen Cooper 博士和 Genentech 公司的 Christopher Crittenden 博士共同探索【药物和生物制药研究的创新工具】。

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「质」引前沿——精华文献解读



《Systematic Optimization of Automated Phosphopeptide Enrichment for High-Sensitivity Phosphoproteomics》


期刊:Mol Cell Proteomics


研究团队通过优化自动化磷肽富集的实验参数,提高了高灵敏度磷酸化蛋白质组分析的覆盖度、稳健性和灵敏度,并将磷蛋白组覆盖度提高 20%。


通过 Orbitrap Exploris 480 质谱仪半小时内可靠地鉴定出 16,000 个磷肽段,而使用 Orbitrap Astral 质谱仪和 0.5 百万 HeLa 细胞时,这一数字增加到 32,000 个。质谱技术在本研究中发挥了核心作用,它不仅用于鉴定和定量样品中的磷肽段,还用于确定磷酸化位点的精确位置。通过质谱分析,研究人员能够从极少量的细胞样本中获得深入的磷蛋白组信息,这对于理解细胞信号传导途径中蛋白质磷酸化修饰的动态变化至关重要。[1]



《Global, site-resolved analysis of ubiquitylation occupancy and turnover rate reveals systems properties》


期刊:Cell


研究团队系统分析揭示了泛素化修饰在细胞内的全局特性,揭示了泛素化位点的占据率和周转率的系统特性,同时为开发针对特定疾病的治疗策略提供新的视角。


在研究中,团队通过质谱鉴定和量化泛素化位点。通过使用串联质谱(MS/MS),研究人员能够精确地识别和测量蛋白质上的泛素化修饰,包括泛素化位点的占据率和周转率。此外,质谱技术还用于分析蛋白质在经过特定抑制剂处理后的泛素化水平变化,从而揭示了泛素化修饰在细胞信号传导和蛋白质降解中的作用。通过定量质谱,研究人员能够对泛素化修饰的动态变化进行深入分析,为理解细胞内泛素化依赖的调控机制提供了重要信息。[2]



《Evaluating the capabilities of the Astral mass analyzer for single-cell proteomics》


期刊:bioRxiv


研究中使用了细胞周期细胞 HEK293 以及原发性急性髓系白血病 Acute Myeloid Leukemia,(AML)培养模型,用 Orbitrap Astral 高分辨质谱仪仪器在单细胞蛋白质组学检测上的表现。从鉴定结果来看,Orbitrap Astral 高分辨质谱仪在保持高质量数据的前提下(大多数蛋白的 cv 值均小于 20%),与 Orbitrap Eclipse 相比,其蛋白鉴定数增加了一倍


测试来源相似的高度相似细胞的细胞异质性的能力,对从 4 个群体中分别获得的 54 个 AML 模型细胞进行检测,在细胞群中鉴定到了 3,892 个蛋白,每个细胞平均鉴定出超过 2,000 个蛋白。对 Orbitrap Astral 高分辨质谱仪鉴定到的蛋白进行分析,很大一部分都是中低端丰度的蛋白,其中所鉴定到的转录因子增加了接近 8 倍,激酶数量增加了 2 倍。

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「质」领飞跃——利器出鞘,颠覆认知


在这些文献当中我们可以看到新一代质谱技术,凭借其高覆盖度、超凡灵敏度与卓越稳定性,更有深度地挖掘新机制、新发现,为科研提供前所未有的洞察力与数据可靠性,加速科学探索的步伐。


Orbitrap™ Astral™ 高分辨质谱仪一经发布就极大推动了科研进展,一年以来就发表了超过 44 篇 SCI 论文,超过以往质谱产品发布的 10 倍,真正成为科研神器。全新发布的 Thermo Scientific™ Stellar™ 质谱仪 Thermo Scientific™ Orbitrap™ Ascend™ Editions Tribrid™系列超高分辨质谱仪再次实现「质」的飞跃,为研究者提供了高通量定量能力、超高精度和灵敏度的分析利器,进一步提升生物分子表征和多维度组学分析能力,能够拓展我们研究的深度和广度。



利器一:Orbitrap Astral 高分辨质谱仪


单日最大检测通量提升至每天 180 个样品,分辨率高达 80,000(m/z 524),实现超高灵敏度的单个离子检测以及超过 1,000:1 的高动态范围检测,并且低噪音和长寿命。



 高动态范围检测:HDR 对准和加速离子包设计,极大提升灵敏度和动态范围;


 实时质量校准:EASY-IC 实时质量校准,以提高质量精度低噪耐用;


 低噪耐用:通过预滤波降低噪声,采用先进的四极杆技术,提高传输,使隔离降低到 0.4 Th 隔离切换时间仅为 1 ms,并利用自动配置切换来增加耐用性。


利器二:Thermo Scientific™ Stellar™ 质谱仪


全新 Thermo Scientific™ Stellar™ 质谱仪卓越的高通量定量能力、超高精度和灵敏度,以及强大的数据处理功能,为我们提供快速、准确识别和分析复杂生物样本的能力。



 大规模定量性能: 1 h 定量分析 10,000 种肽,实现有偏差的系统生物学分析;

 样本通量提高 4 倍:绝对定量更多靶向化合物,提供大规模定量性能,样本通量提高 4 倍;

 靶向定量推向单细胞水平:利用增强的灵敏度扩展靶向通路分析的范围,同时减少样本的缺失值;

 大幅缩减背景干扰,增强特异性:采用快速、灵敏的全扫描同步前体离子选择(SPS)MS3 采集克服具有挑战性的背景基质干扰;

 提升实验室生产率:使用各种靶向和非靶向数据采集方案,加快靶向方法的创建和实施;


利器三:Thermo Scientific™ Orbitrap™ Ascend™ Editions Tribrid™ 系列超高分辨质谱仪


具有超强分辨率和准确度,新增多项创新技术,支持进行灵敏而深入的肽段分析,可提供了深入的生物分子表征和多维度组学分析能力,能够帮助我们拓展研究的深度和广度。



 生物治疗药物表征:新增多项创新技术,表征更多生物治疗药物和天然蛋白;采用多极离子通道,提高覆盖率;

 深入肽段分析:支持进行灵敏而深入的肽段分析,更好地解析难以表征的分子(如寡核苷酸);

 多重定量分析:采用创新技术可扩大多重定量组学,智能采集和实时搜索功能支持对更多低浓度样品进行定量分析;

 提高覆盖率:革命性硬件设计采用多极离子通道,提高覆盖率。

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赛默飞质谱仪不断革新,持续实现技术突破,凭借其前所未有的灵敏度、分辨率与稳定性,彻底革新了生物分子、代谢产物乃至蛋白质组学的分析能力,推动了从基因组学到蛋白质组学,再到代谢组学的全面解析。为科学家们解锁生命奥秘提供了前所未有的精准视角,为科研创新发现注入了强大动力。


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内容策划:潘成

内容审核:吴军

题图来源:图虫创意


参考文献:

[1] Bortel P, Piga I, Koenig C, Gerner C, Martinez-Val A, Olsen JV. Systematic Optimization of Automated Phosphopeptide Enrichment for High-Sensitivity Phosphoproteomics. Mol Cell Proteomics. 2024 May;23(5):100754. doi: 10.1016/j.mcpro.2024.100754. Epub 2024 Mar 27. PMID: 38548019; PMCID: PMC11087715.

[2] Prus G, Satpathy S, Weinert BT, Narita T, Choudhary C. Global, site-resolved analysis of ubiquitylation occupancy and turnover rate reveals systems properties. Cell. 2024 May 23;187(11):2875-2892.e21. doi: 10.1016/j.cell.2024.03.024. Epub 2024 Apr 15. PMID: 38626770; PMCID: PMC11136510.


编辑: 王凯

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