布鲁克发布timsTOF fleX™为空间定位组学配置ESI/MALDI双源

-- timsTOF fleX™为空间定位组学配置ESI/MALDI双源

-- timsTOF Pro™系统进一步增强用于4D蛋白质组学的MBR-ddaPASEF和diaPASEF性能

-- timsTOF Pro超高灵敏度的4D蛋白质组学和4D脂质组学性能推进单细胞生物学研究

-- 用于4D蛋白质组学的新消耗品、软件合作伙伴及软件产品

2019年6月3日亚特兰大，在第67届美国质谱学会年会（ASMS）上，布鲁克宣布推出高度创新的新型质谱产品和工作流程：

A. 空间定位组学（SpatialOMx™）生命科学和转化质谱成像

布鲁克推出新型timsTOF fleX™质谱仪，包括适配于ESI timsTOF Pro™质谱的软件可切换的MALDI源。这种新型ESI /MALDI组合功能，可在单台质谱上实现空间定位组学SpatialOMx™。 timsTOF fleX配备布鲁克独有的10 kHz SmartBeam™ 3D激光源，具有真正的像素保真度，可在高空间分辨率下进行快速、无标记的MALDI成像，同时完全保持timsTOF Pro在ESI模式下无与伦比的4D蛋白质组学和表型组学的灵敏度。 

利用这种独特的SpatialOMx方法，研究人员可以深入洞悉MALDI成像组织中的空间分子分布，从而指导4D组学分子表达研究，例如蛋白质、低水平癌抗原肽、脂质、聚糖、代谢物或那些用传统染色或标记技术无法观察到的分子。 在MALDI指导下的SpatialOMx方法中，使用者可用随后由ESI-TIMS/PASEF的dda（数据依赖采集），或者dia（非数据依赖采集） 4D蛋白质组学或4D脂质组学/代谢组学的数据，来开展细胞亚群的特异性靶向研究。两者现在都可以在同一台强大的仪器上进行，即timsTOF fleX，具有推进单细胞生物学研究所需的超高灵敏度，成为用RNA测序（RNA-seq）进行单细胞转录组学研究的完美补充。 

南卡罗来纳医科大学蛋白质组学中心主任Richard Drake教授表示：“使用新型timsTOF fleX系统运行的样本，其数据在空间分辨率和聚糖覆盖深度方面是前所未有的。聚糖已成为组织和血清中潜在的临床标志物，用以监测身体的免疫状态，正常或非正常的衰老，timsTOF fleX的独特功能将大大加速该研究进程。 timsTOF fleX使得我们可将为癌症和免疫疗法的组织和生物流体分析开发的方法汇集在一个平台上。我可以看到这款仪器在许多研究领域中的无限应用，比如快速聚糖组织成像和生物流体4D组学分析。”

布鲁克道尔顿执行副总裁Rohan Thakur博士补充说：“大多数组织蛋白质组学研究融合了来自不同亚群的细胞，其不期望的平均效应掩盖了许多重要的生物学和病理生物学信息。 在timsTOF fleX上，MALDI引导的SpatialOMx方法能够在空间上对指定的组织区域进行分析，从而允许随后的4D蛋白质组学选择性地对细胞类型的亚群进行靶向分析。功能强大、具有超高灵敏度的timsTOF fleX，在同一仪器上还提供nanoLC-TIMS-MS/MS，从而弥合了分子组织成像和体液分析间的鸿沟。这种独特的组合将使timsTOF fleX成为宝贵的研究工具，用于空间分辨的4D蛋白质组学和表型组学，并推动单细胞生物学、药物蛋白质组学和大细胞数量或患者队列的转化4D交叉组学的工作流程。 ” 

布鲁克还推出IntelliSlides™样本智能载玻片，专门用于timsTOF fleX工作流程的自动化。IntelliSlides预先在导电表面上刻有软件可读的“示教标记”，以指示放置组织样本的位置、条形码和跟踪编号。 智能化的IntelliSlides消除了样本加载的低效率问题，因为它们本身就具有正确标记和正确定位，只需按一下按钮即可完成MALDI图像登记。 借助专业软件，IntelliSlides现在可以让每个人都能轻松完成MALDI成像。 

此外，布鲁克推出SCiLS Lab 2020 MALDI成像软件，现已与MetaboScape5.0对接，可在spatialOMx中对组织分子图像中脂质和代谢物进行自动注释。这种独特的组合可自动将组织上测量的离子与代谢组学和脂质组学工作流程中的分子信息相匹配，从而在MALDI成像中突出显示生物学相关的通路信息。 

Helmholtz药物研究所（HIPS）助理教授Daniel Krug博士评论说：“我们在药物研究和空间代谢组学领域使用质谱技术；尤其是分析新型天然产物的粘细菌次级代谢组。我们实验室多年来一直使用布鲁克的仪器和软件，特别是SCiLS Lab和MetaboScape；新分子成像工作流程集成了这两种软件解决方案，极大地简化并加速了整个MALDI成像流程。该流程将离子图像转换为分子图像，并提高了注释分子式的置信度。”

新的集成成像和代谢组学工作流程还支持布鲁克scimaX™ MRMS平台以及新型timsTOF fleX的数据。 MetaboScape独特的T-ReX 2D算法在MALDI成像数据集中完成特征提取，识别同位素和离子解卷积。在MetaboScape中，使用SmartFormula™和来自公共数据库（如HMDB和LipidMaps）的分子信息，以精确质量和同位素保真度为基础，对分子特征进行注释。MetaboScape现在还提供了通过集成timsTOF分析的精确TIMS碰撞横截面（CCS）来提高ID得分置信度的独特能力；分子识别数据再送回到SCiLS Lab，获得分子成像的完整注释。SCiLS Lab是市场领先的质谱成像软件，而MetaboScape是识别代谢物标志物和通路映射的首选软件解决方案。

B.         4D蛋白质组学和4D表型组学创新

diaPASEF和MBR-ddaPASEF在4D蛋白组学方面的研究进展

通过将PASEF与数据非依赖采集（DIA）相结合，布鲁克公司与Matthias Mann，Ruedi Aebersold，Ben Collins和Hannes Roest科研团队合作，推出了革命性的diaPASEF技术，用于新一代的nLC-TIMS-MS/MS 4D蛋白质组学研究。虽然数据依赖采集（DDA）结合PASEF后具有无与伦比的离子利用率，使用短的nanoLC运行可大幅提高灵敏度和覆盖深度，但DDA的随机性会导致缺失值，通过diaPASEF工作流程、或用于ddaPASEF的Match Between Run（MBR），该问题得到显著改善。

在2019年ASMS会议展示的新型diaPASEF工作流程，使用离子淌度域和质量数双重隔离窗口来触发MS/MS，可有效地用四极杆高灵敏度地传输母离子。利用PASEF固有的高离子利用率优势，新的diaPASEF工作流程通常可进一步提高30％离子利用率。如今该工作流程在分析200 ng的HeLa酶解液的120分钟单次实验中，定量了超过7,000种蛋白质。该实验的数据分析使用新的Mobi-DIK软件，它基于多伦多大学Hannes Roest教授组开发的OpenSWATH软件，可实现质量数、保留时间、离子淌度和信号强度的4D特征校准。

布鲁克蛋白质组学副总裁Gary Kruppa博士解释说：“增加diaPASEF工作流程是解决自下而上蛋白质组学缺失值问题以及改进非标记定量（LFQ）的重要一步。 timsTOF Pro迅速赢得了使用短梯度获得组学更高覆盖深度的声誉，并由于其正交源和双TIMS漏斗设计提供了业界领先的仪器稳用性。此外， timsTOF Pro可获得稳定的肽段碰撞截面积（CCS）值，保证了diaPASEF工作流程中离子筛选和匹配的准确性，是增加蛋白质鉴定数量的基础，并且在ddaPASEF中使用CCS进行4D的Match Between Run（MBR），以进一步提高低丰度蛋白鉴定的数据完整性和LFQ性能。我们要感谢研发合作伙伴Matthias Mann，Ruedi Aebersold，Ben Collins和Hannes Roest团队在diaPASEF上最富有成效的合作，以及Juergen Cox博士对MBR-ddaPASEF进一步发展的贡献。

马克斯-普朗克研究所的Juergen Cox 博士说: "我们为 timsTOF Pro 数据集开发了一种高度并行的4D 特征检测算法, 该算法提取离子的同位素峰型, 然后对m/z使用非线性拟合重新进行m/z校准, 并对保留时间、离子淌度、信号强度进行多维对齐。通过MS1 级CCS的Match Between Run (MBR), 可大大减少批量样品的蛋白非标记（label-free）定量中的缺失值问题,显著提高了分析的精确度和准确度。”

用于4D 蛋白质组学的新耗材和软件

Bruker和PreOmics公司宣布了一项共同开发和共同市场合作协议，该协议将重点关注timsTOF Pro上的PreOmics iST样品制备技术。 inStageTip（iST）技术可去除去垢剂，聚合物，盐，脂类和其他污染物，并具有出色的肽回收率。与常规试验方法相比，新的iST方法可实现稳定且可重现的样品制备，并具有显著的时间优势（节省超过40小时），iST适用于集成在半自动化，高通量样品制备的方案中。

PreOmics公司董事总经理 Nils Kulak 博士和 Garwin Pichler 博士评论说: “我们非常高兴能与布鲁克合作开展端到端的工作流程合作，使蛋白质分析变得更高效，同时向我们高度重视的全球学术和生物制药的客户分享这些改进。我们相信，timsTOF Pro在4D蛋白质组学研究中的强大功能能够完美匹配我们的iST样品处理技术。”

在蛋白质组学软件方面，布鲁克和Genedata宣布与Genedata Expressionist软件平台建立合作伙伴关系，该平台现在支持timsTOF Pro 4D组学数据格式。对最新timsTOF Pro数据文件原始格式的支持，简化并自动化分析流程，为蛋白质组学、代谢组学和生物治疗研究的数据分析提供了新的机会。利用timsTOF Pro的快速梯度进行智能的母离子选择获得深度的蛋白质组覆盖，结合Genedata Expressionist的可扩展性和速度，实现了新一代宿主细胞蛋白（HCP）的分析平台。

布鲁克生命科学软件经理Peter Hufnagel博士进一步阐述：“我们的API驱动的开放数据文件格式理念，正在帮助加速将timsTOF数据应用到许多重要的第三方软件解决方案中。纳入Genedata Expressionist是生物制药客户要求进行HCP分析的重要步骤，由于我们的开放文件格式架构，Genedata迅速实现了这一目标。”

Genedata Expressionist业务部负责人Markus Brosch博士说：“Genedata Expressionist^®建立在其经过验证的蛋白质组学分析能力的基础上，可以在检测限水平鉴定和定量宿主细胞蛋白质（HCP）。它独特地分析性能，支持广泛的HCP搜索和分析策略，为处理批量复杂蛋白质组学数据提供前所未有的分析速度和可扩展性。我们的合作客户现在不仅可以自动化、快速地进行HCP分析，还可以利用该软件平台满足蛋白质组学，代谢组学和生物治疗学表征的所有需求。“

全新超高灵敏度4D脂质组学工作流程

基于MetaboScape®和CCSPredict™成功的基础，布鲁克宣布在timsTOF Pro和timsTOF fleX平台上推出了超高灵敏度4D脂质组学工作流程，展示了它在LC-TIMS-MS/MS分析时的高通量和高灵敏度。经过优化的全新PASEF 4D脂质组学方法现在在单次分析中可以鉴定的脂质数量几乎翻倍，同时获得阿托摩尔灵敏度。使用nanoLC-TIMS-PASEF这一创新工作流程，仅需数千个细胞，可以定量大约500种脂质，并且结果具有非常高的准确度和重现性；此外还可构建一个包含来自人血浆、小鼠肝脏和人类癌症细胞的1000多个具有精确CCS值的代谢物库。

Max-Planck生物化学研究所的博士后和该研究的资深成员 Florian Meier博士补充说：“我们的研究建立了4D脂质组学方法，为使用高灵敏度PASEF技术的脂质组学铺平了道路。除了PASEF生成的全面MS / MS信息外，还可以利用TIMS能获得的高精度和高准确度CCS值来提高脂质的鉴定。此外，高精度CCS值为仪器学习技术提供了基础，并更准确地预测CCS值，并扩大脂质CCS值预测的应用范围。”

1.      Parallel accumulation serial fragmentation combined with data independent acquisition (diaPASEF): Bottom up proteomics with near optimal ion usage, by Florian Meier, Andreas-David Brunner, Max Frank, Annie Ha, Eugenia Voytik, Stephanie Kaspar-Schoenefeld, Markus Lubeck, Oliver Raether, Ruedi Aebersold, Ben C Collins, Hannes L Rost, and Matthias Mann.                       

2.      MaxQuant software for ion mobility enhanced shotgun proteomics, by Nikita Prianichnikov, Heiner Koch, Scarlet Koch, Markus Lubeck, Raphael Heilig, Sven Brehmer, Roman Fischer, Jürgen Cox. 

3.      Trapped ion mobility spectrometry (TIMS) and parallel accumulation - serial fragmentation (PASEF) enable in-depth lipidomics from minimal sample amounts, by Catherine G Vasilopoulou, Karolina Sulek, Andreas-David Brunner, Ningombam Sanjib Meitei, Ulrike Schweiger-Hufnagel, Sven W. Meyer, Aiko Barsch, Matthias Mann, and Florian Meier.