ASMS が新高値の立ち上げを検討

May 05, 2023

ニューヨーク – 今週ヒューストンで開催された米国質量分析学会年次会議で、サーモフィッシャーサイエンティフィックとブルカーは両方とも、プロテオミクス分析の能力を大幅に高める可能性のある機器を紹介しました。

この 2 つの機器は、スループットとカバレージの深さの両方で改善をもたらし、単一細胞や血漿ベースの実験などの特に人気の研究分野を含む、さまざまなプロテオミクス アプリケーションにわたる課題に対処できるはずです。

Bruker の新しい timsTOF 超質量分析計は、timsTOF 機器ラインの最新版です。 これらの機器は、2016 年に初めて発売されて以来、プロテオミクス研究者に大幅に採用されており、それまで 10 年間にわたってこの分野を独占してきたサーモフィッシャーの Orbitrap テクノロジーに厳しい挑戦を与えています。

ウィーン分子病理学研究所のプロテオミクス責任者であるカール・メヒトラー氏は、この新しい装置は、単一細胞やその他の少量サンプルの分析を目的としたブルカーの既存のtimsTOF SCPと、より標的を絞ったtimsTOF HTの側面を統合したものであると述べた。血漿を含むバルクサンプルの詳細なハイスループットプロテオミクス分析まで可能です。

Ultra は SCP の少量のサンプル分析能力を向上させると同時に、より大きなサンプルの高性能分析も可能にするが、血漿のような特に複雑なサンプルの場合は timsTOF HT の方が依然として優れた機器である可能性が高いとメクトラー氏は述べました。

今週のASMS会議でブルカー氏は、特に、Ultraの単細胞プロテオミクス能力を強調し、この機器が単細胞レベルで約5,000個のタンパク質を同定し、変動係数以下で4,800個以上のタンパク質を定量できることをプレス資料で指摘した。 20パーセント。

メヒトラー氏は今週ブルカー社のユーザーミーティングで、彼の研究室がUltra機器を使用して生成したデータを発表した。 Ultra では、彼と同僚は、250 ピコグラム標準 (単一細胞内のタンパク質の量にほぼ等しい) で変動係数中央値 10 パーセントで約 6,000 のタンパク質グループを測定できました。これに対し、Ultra では約 5,000 のタンパク質を測定できました。 SCP を使用した場合の CV 中央値は 12% でした。 彼の研究室は、実際の単一 HeLa 細胞と K562 細胞 (標準細胞とは対照的に) を観察して、Ultra を使用してそれぞれ 3,803 個と 3,221 個のタンパク質を同定しました。

Bruker の Ultra は既存のプラットフォームのアップデートですが、Thermo Fisher の新リリースである Orbitrap Astral MS は、新技術である同社の Astral (非対称トラックロスレス用) アナライザーの導入を示しています。 飛行時間型 (TOF) 分析装置と同様に、Astral は装置内のトラックに沿ったイオンの移動と検出器の表面への到着を測定します。 しかし、同社によれば、Astral は一般的な TOF 装置よりも大幅に優れたイオン透過率を達成し、80% 以上のイオンが検出器に到達するとのことです。 このシステムは、非対称イオン ミラーを使用してオープン静電トラップを形成し、イオンが走行する長さ 30 メートルの軌道を作成します。

この機器には、四重極アップフロントと Orbitrap アナライザーも含まれています。 Astral アナライザーは最大 200 Hz のスキャン レートと 80,000 の分解能を提供し、Orbitrap は最大 40 Hz のスキャン レートと最大 480,000 の分解能を提供します。 Orbitrap の Biopharma オプションを使用すると、最大 m/z 8,000 の分子の分析が可能になります。

Orbitraps は、TOF アナライザーよりも大幅に高い分解能を提供します。 ただし、TOF はスキャン速度がはるかに速いため、近年、多くのプロテオミクス研究者がこれらのより高速な機器に移行しています。 ジョンズ・ホプキンス大学の薬理学および分子科学部門のプロテオミクス研究者であり、元サーモフィッシャー社のプロテオミクス上級フィールドアプリケーションサイエンティストであるベン・オーズバーン氏が昨年GenomeWebに語ったように、BrukerのtimsTOFやSciexのZenoTOFなどのTOF機器の高速性は、彼にとって、より遅い Orbitrap ベースの機器に戻るのは困難でした。

200 Hz のスキャン速度を備えた Astral は、Thermo Fisher がこの速度ギャップに対処するのに役立つはずです。 比較すると、ZenoTOF の最高速度は 133 Hz ですが、以前は同社の最高級機器であった Bruker の timsTOF HT の最高速度は 150 Hz です。 一方、ブルカーの新しいウルトラ機器は、最高周波数が 300 Hz です。

この速度はデータ非依存取得 (DIA) ワークフローに役立つことが証明されており、サーモフィッシャーの分析科学マーケティングおよびライフサイエンス質量分析製品マーケティング担当シニアディレクターのブラッドリー・ハート氏は、これが同社の新たな重点点であると述べた。

Thermo Fisher は、Orbitrap ベースの機器で使用するための DIA ワークフローを長い間開発して提供してきましたが、Hart 氏は、伝統的にデータ依存の取得とタンデムマスタグラベル付けを使用するワークフローにより多くのリソースを投入してきていると述べました。

このため、同社は一部の顧客や、DIA ワークフローの人気が高まるにつれてより広範なプロテオミクス分野と歩調が合わなくなっていると同氏は述べた。

「それは私たちのミスでした」とハート氏は、サーモフィッシャーがDIAワークフローを優先しなかったことについて語った。 「私たちは、DIA にはいくつかの課題があると信じていました。再現性がなかったのかもしれません。ID に関しては数値がバラバラで、定量的にも疑わしいものでした。しかし、顧客は多くの点で私たちが間違っていたことを証明してくれたと思います」方法の。」

この認識により、同社は DIA 製品を再構築することになったと Hart 氏は述べ、Vanquish NEO UHPLC システム、μPAC NEO HPLC カラム、EASY-Spray Nano Source、Proteome Discoverer ソフトウェアと Chimerys 検索アルゴリズムを組み合わせた新しい DIA セットアップを強調しました。 このセットアップは Orbitrap Astral に固有のものではありませんが、この機器は DIA ワークフローに使用すると強力なパフォーマンスを示します。 Thermo Fisher によると、HeLa 細胞ライセート中の 8,500 以上のタンパク質を測定する 13.4 分の LC グラジエント (1 日あたり 100 サンプル) を使用した DIA 実験を実行できるとのことです。

ウィスコンシン大学マディソン校の生体分子化学および化学の教授であり、オービトラップ・アストラルの早期アクセスユーザーであるジョシュア・クーン氏は、彼の研究室がこの装置を使用して、8分間で細胞株と脳細胞サンプル中の8,000個のタンパク質を測定したと述べた。 LCの勾配。 別の実験では、研究室はこれらのサンプルを 8 つのフラクションに分割し、それぞれを 8 分間のグラジエントを使用して実行し、1 時間強で 12,000 個のタンパク質を測定しました。

「それは非常に注目すべきことだと思います」とクーン氏は語った。 「これは、大規模な研究を行いたい場合に、必要なスループットを実現するための扉が実際に開かれることを意味します。[スループットに関しては]向上してきましたが、これは顕著な進歩です。」

Cedars-Sinai Medical Center Precision Biomark Laboratories の所長である Jennifer Van Eyk 氏は、Orbitrap Astral を血漿プロテオミクス分析に使用しており、既存の機器よりも大幅に能力が向上しているようです。 Van Eyk氏は、枯渇していない血漿中で1日あたり60サンプルを実行する実験において、新しい機器はThermo Fisherの480 Exploris機器で同じワークフローを使用して測定した場合の2倍から2.5倍のタンパク質を測定できると述べた。

「私たちは、より多くのタンパク質を採取しているだけではなく、より定量可能なタンパク質、そして再現性のあるタンパク質を採取しています。つまり、（サンプルを）5回実行すれば、5回すべての結果が確認できることになります」と彼女は語った。 「大きな飛躍だ。」

おそらく最も印象的なのは、この装置が可能にするスループットであると Van Eyk 氏は述べ、彼女と同僚が 1 日あたり最大 180 個の未枯渇血漿サンプルを実行して良好なデータと深いカバレッジを取得したことを指摘しました。

「[1日あたり] 180サンプルの場合、突然10,000サンプルの実行について話し始めることができ、その後、それは人口調査になります」と彼女は言いました。

「私たちは、この機器がプロテオミクスのための真のハイスループットの大規模コホート研究を可能にし、最終的に精密医療と個別化医療に本格的に到達する可能性を秘めていると考えています」とハート氏は語った。 同氏は、同社が内部調査で、この装置が1日あたり180サンプルの速度で実行した場合、枯渇していない未分画の血漿サンプル中の約600のタンパク質を測定できることを示したと述べた。

血漿サンプルを分画して濃縮することで、装置をさらに深く掘り下げることができます。 ハート氏は、ナノ粒子を使用してプロテオミクス分析用の血漿サンプルを濃縮するシーア社のプロテオグラフプラットフォームを使用することで、オービトラップ・アストラルは1日あたり4サンプルのスループットで血漿中の約6,000個のタンパク質を測定できると述べた。 このスループットは、Seer の Proteograph アッセイ キットの新バージョンである Proteograph XT の最近のリリースにより増加するはずです。 元のキットではユーザーがサンプルを 5 つのフラクションに分割する必要があり、各サンプルで 5 回の個別の LC-MS 実行が必要でしたが、XT では 2 つのフラクションのみが必要で、つまり各サンプルで 2 回の個別の LC-MS 実行が必要になります。 Thermo Fisher が今週 ASMS で示したデータによると、Orbitrap Astral は新しい XT キットを使用して、1 日あたり約 30 の血漿サンプル中の約 6,000 のタンパク質を測定できました。

Seer の Proteograph プラットフォームのユーザーであるが、Orbitrap Astral ではまだ使用したことがない Coon 氏は、血漿中でのこの機器の優れた性能についても言及し、彼の研究室では 50微細な LC グラジエントを利用し、サンプルあたり約 200 個のタンパク質を測定できる装置で 1 分間の直接注入法を開発しました。

クーン氏は、「大量仕様の打ち上げは、多くの場合、実質的だが控えめ​​な後押しとなる傾向がある」が、オービトラップ・アストラルはより劇的な進歩であると見ていると述べた。 「それは大変なことだと思います。」

Orbitrap Astral で生成された血漿プロテオミクス データは「本当に素晴らしい」と Mechtler 氏は述べましたが、この装置がより広く使用されるようになったら、それがどの程度維持されるかはまだ分からないと述べました。 同氏はまた、単一細胞実験で確認したデータは、この点ではUltraの方がより優れた性能を発揮するシステムであり、より多くのタンパク質に対して再現性のある定量を提供することを示していると述べた。

「2台のマシンはどちらも本当に素晴らしいです」とメクトラー氏は語った。 「私は『このマシンを買え、あるいはこのマシンを買え』とは言いません。 どちらも本当に素晴らしいです。」