质谱细胞仪

timsTOF SCP—— 拓展单细胞研究视野timsTOF SCP 专为无偏深度 4D-定量单细胞蛋白组学、免疫肽组学、表观蛋白质组学和翻译后修饰组学（ PTM ）设计，和 scRNA-seq 技术形成补充，从而拓展单细胞研究的视野。重新定义单细胞蛋白质组学 —— 发现真正的蛋白质组异质性拓展单细胞研究视野超高灵敏度：开创性的新的离子源几何设计，让离子传输效率提高 5 倍，并带来更高的稳定性。数据更完整：数据非依赖性采集 —— 平行累积连续碎列（ dia-PASEF ）超越定量重复性的极限，为大规模研究细胞异质性铺平道路。超快采集速度：高采集速度与 dia-PASEF 灵敏度相结合，可采用短色谱梯度进行样本分析，从而减少极低的样本量分析时的色谱稀释效应。更稳定：经过双正交反射后，离子再进入捕集离子淌度谱（ TIMS ）中，连续分析数千个样本也无需仪器的清洗。重新定义单细胞蛋白质组学先进的离子透镜和 PASEF 技术，可从单个细胞中发现细胞异质性和生物学特性基于质谱的蛋白质组学已成为现代研究理解生物功能和疾病机制的主要工具。健康或疾病组织看起来是同质的，但其蛋白质组是非常不同的。破解每个细胞中的蛋白组的差异（ 细胞异质性 ）是充分理解其功能的关键。timsTOF SCP 采用了一个全新改进的离子源概念，结合平行积累连续碎裂（ PASEF ）采集方法的优势，提供了极高的速度和灵敏度，以应对单细胞的蛋白组或后几个细胞的翻译后修饰的分析挑战。开创性的离子传输技术发现真正的蛋白质组异质性timsTOF SCP 采用经过改进的离子源几何设计，包括 1 毫米离子传输毛细管可将离子传输提升五倍，更高压力级的离子漏斗和八级真空系统。更大的离子传输毛细管带来超高灵敏度，额外的正交离子反射和高压离子漏斗，提供独立的、差分真空系统，依然维持了 timsTOF 仪器系列所固有的系统稳定性。蛋白质组学性能的显著提升timsTOF SCP 全新的设计提高了离子在离子源里的传输，更高的真空度维持了仪器的稳定性，这些改进让离子传输提升近 5 倍。当与以 100 nL/min 流速运行的 Evosep One Whisper 方法和 dia-PASEF 方法相结合时，Evosep One 的灵敏度比以前的高流速方法提高了约 100 倍，这使得单细胞水平的无偏蛋白质组学具有非常好的重现性和稳定性，并首次实现每个细胞覆盖约 1,500 种蛋白质。双 TIMS，CCS 支持的分析捕集离子淌度谱（ TIMS ）首先是前级的气相分离技术，在高性能液相色谱（HPLC）和质谱分离的基础上，离子淌度带来的额外的一个维度分离，降低了样品的复杂离，提高了峰容量和分析的可靠性。同样重要的是，TIMS 还对特定质量和淌度值的离子进行累积和聚焦，从而实现灵敏度和速度的独特提升。通过双 TIMS 技术，前部 TIMS 进行离子累积的同时，后部 TIMS 跟据离子淌度对离子进行释放，这样的设计可以实现近 100% 的离子利用率。这个过程也即为碰撞横截面（ CCS ）辅助的平行累积连续碎裂（ PASEF ）分析。支持 CCS 的分析为数据进一步的分析提供了很多的可能性，从更可靠的化合物鉴定到更可靠的数据库比对，以及的更大确定性到自信的库匹配，以及降低大型数据集中的误发现率（ false discovery rates，FDRs ）。免疫肽组学和其它富集工作流程的理想检测工具除了无偏真单细胞蛋白质组学应用外，timsTOF SCP 还提供了出色的灵敏度，可用于一些需要进行肽段富集的工作流程，比如免疫肽组学研究就需求从血浆或组织中纯化免疫肽开始。由于免疫多肽在这些样本中以相对较低的丰度存在，timsTOF SCP 是理想的免疫肽组学分析，在可用材料有限的情况下进行新生抗原发现，比如生物活检的样本。timsTOF SCP 突破性的灵敏度还可用于在癌症信号通路的研究中的磷酸化蛋白质组学研究。PASEF肽段离子通过捕集离子淌度谱（ TIMS ） 分离，洗脱（ ~ 100 ms ），并在四极杆飞行时间质谱（ QTOF ）上进行检测，生成 TIMS MS 热图。在 PASEF 方法中，相同的 TIMS 分离后的离子又通过四极杆对特定离子进行逐一隔离。母离子和碎片离子谱图按离子淌度值进行对齐。平行积累序列碎片（ PASEF ）技术实现了 120 Hz 的扫描速度， 使用 PASEF 通过多次选择低丰度肽来提高低丰度肽的 MS/MS 谱图质量。PASEF ：鸟枪法蛋白质组学的完美选择由 PASEF 驱动的 timsTOF SCP 提供 120 Hz 的扫描速度，而不会牺牲灵敏度或分辨率，这是通过四极杆筛选离子和碰撞池中的离子碎裂与 TIMS 中肽段离子包释放保持同步而实现的。PaSER Run & Done —— 无偏单细胞分析数据的实时质量控制imsTOF SCP 可以以超过 120 Hz 的扫描速度，对数百个微量样本（ 200 ng ）进行分析。这改变了蛋白质组学的研究方式，但增加的数据量对数据分析提出了新的要求。数据分析已经成为许多工作流程中常见的瓶颈。现代分析方法经常需要在 timsTOF SCP上生成数百个数据，布鲁克已经推出的实时数据库搜索功能 —— 实时并行数据库搜索引擎（ PaSER ），从而消除了这一障碍，使用 PaSER， LC-MS 运行一旦完成，结果就即使呈现 —— 也就是 “ Run & Done ”。MaxQuant/Perseus 和 PEAKS Studio 数据处理开放式数据格式允许研究人员直接使用原始数据，并使用自己选择的先进软件。MaxQuant 软件通过保留时间、离子淌度、质量和信号强度来提取 4 维（ 4D ）特征。这有利于肽、蛋白质和翻译后修饰的鉴定和定量。PEAKS Studio 将 de novo 测序与传统数据库搜索相结合，并对 timsTOF 原始数据的处理进行了优化。超高灵敏度的 dia-PASEF 加持的 4D-蛋白质组学CCS 支持的分析使鉴定更可靠timsControl 允许针对感兴趣的离子进行 dia-PASEF 窗口的自定义，并能调整质量隔离窗口，TIMS 的扫描范围，和循环时间，以使 dia-PASEF 方法适应不同的色谱方法有趣的离子。结合 Evosep One 系统的低流速方法与 timsTOF SCP 高灵敏度的 dia-PASEF 方法，可从 500pg 细胞消化液内鉴定出超过 2,000 个蛋白质，从 250pg 的细胞被鉴定出超过 1,500 个蛋白质。这展示了真正的单细胞蛋白质组学所需的灵敏度。从 250pg 中鉴定出的蛋白质的丰度范围约为 4 个数量级，可以在单细胞水平上进行蛋白质组定量分析。探索肿瘤微环境理解 TME 及其浸润性免疫细胞可被认为是影响疾病进展、治疗反应和患者生存的关键步骤。凭借其高灵敏度，timsTOF SCP 能够在 FFPE 组织样本的激光捕获显微切割（ LMD ）获得的细胞上获得足够的蛋白质组深度。典型的工作流如图所示。在 timsTOF SCP 仪器上，细胞标记物用于识别肿块中的黑色素瘤癌细胞和那些与基质密切相关的细胞，随后通过 LMD 对这两个群体分割，然后进行无偏 4D-蛋白质组学分析。关键发现：富集分析揭示了中枢和外周黑色素瘤细胞之间的差异调控蛋白，有可能进行疾病分型以指导临床决策。结果由 Matthias Mann 教授提供。

使用Thermo Scientific Orbitrap Astral 质谱仪，以更高通量、更深覆盖和更高灵敏度，通过精准定量，深入理解生物学研究和发病机制。新款质谱仪率先将创新的 Thermo Scientific Astral 质量分析器与久经考验的 Thermo Scientific Orbitrap 质量分析器相结合，显著扩大了研究的范围和视角。赛默飞精心设计每一个细节，融合多项技术，打造全功能质谱仪；同时开发端到端工作流程，让各个组件能够助您快速全面地了解生物学研究的动态、时间和空间复杂性。&bull 更高通量：一天内分析 180 份样品中的100 多万个蛋白质组（每份样品 8,000 多个蛋白质组），扩大研究的范围并提升研究的统计功效。&bull 更深覆盖：一小时内覆盖12,000 个蛋白质组的，实现近全蛋白质组覆盖。&bull 更高灵敏度：能够以每天 80 份样品的速度鉴定 250 pg 细胞裂解物消化液中的5,000 多种蛋白质。&bull 精准定量：通过非标记定量或多重定量，发现重要生物学信息，并在更大的动态范围内进行定量。

扩展高通量 4D-蛋白质组学的功能速度：timsTOF HT 使用的 PASEF 技术能够实现在不影响分辨率和灵敏度的情况下达到超过 150 Hz 的扫描速度；耐用性：独特的仪器设计使得其可以连续分析数千个样品，仪器保持稳定的性能而无需清洁；灵敏度：第四代 TIMS-XR 的超大离子容量极大提升了分析深度；选择性：在四极杆和飞行管之前提供额外一维淌度分离，大大提升了峰容量。捕集型离子淌度分离，支持 CCS 值分析全新的 timsTOF HT 质谱仪整合了第四代超高离子容量的 TIMS-XR 分析器和更先进的数字转换技术。新的设计为无与伦比的蛋白质组学分析深度和高通量定量分析提供了更宽的动态范围。timsTOF HT 提供全面的 CCS 值辅助分析，并支持所有基于平行累积连续碎裂技术（ PASEF ）的数据采集模式，PASEF、dia-PASEF 和 prm-PASEF 使得 4D-蛋白质组学分析拥有更高的灵活性，轻松实现蛋白质组的全覆盖。PaSERPaSER 是一款 “ 运行即完成 ”（ run and done ）的实时数据库搜索平台，能够最大限度的提升鉴定深度和分析通量。内嵌 TIMScore&trade 和 TIMS DIA-NN 模块使得其能充分利用 CCS 值辅助分析，使得蛋白质鉴定更可靠。dia-PASEF 实现更快速的组织样本蛋白质组学分析针对心脏组织样本的快速蛋白质组学分析示例。通过 dia-PASEF 和 30 分钟短梯度色谱分离，对不同样本量的小鼠心脏组织蛋白酶解液进行三次重复分析。在进样量为 800ng 时，能鉴定到 4700 个蛋白，蛋白相对丰度跨越 5 个数量级。原始数据使用 DIA-NN 的非建库模式进行数据检索，蛋白拷贝数通过 ‘proteomics ruler’ 方法进行估算。dia-PASEF 和 TIMS DIA-NN、PaSER 的强大组合使细胞系蛋白质组获得前所未有的深度覆盖加大蛋白酶解液的进样量能够提高鉴定量，获得更高的蛋白覆盖深度。如图为使用 Aurora-25 cm 色谱柱，在 250nL/min 的流速下，通过 60 分钟色谱梯度洗脱，结合 timsTOF HT 质谱仪的 dia-PASEF（ 100 毫秒淌度分离 ）数据采集模式对人类细胞系 K562 的胰酶消化液进行质谱分析结果。采集后的数据通过 TIMS DIA-NN 搜库分析，数据库为 uniprot 人源已注释蛋白。靶向血浆蛋白质组学：30 分钟梯度定量超过 550 个蛋白timsTOF HT 的 dia-PASEF 采集方式与 Biognosys 公司的 PQ500 稳定同位素标肽技术结合，对血浆蛋白质组进行靶向分析。在 30 分钟色谱梯度下，可以实现对 578 个蛋白（ 对应 804 条多肽 ）的准确定量，数据完整性超过 99%。该方法通过一个简单快捷的采集设置将传统 SMS/MRM 技术的选择性和灵敏度结合起来，并能够根据经验后续再进行新靶标的选择。适用于更高进样量的纳升流速液相色谱柱PepSep 25cm 系列色谱柱（ 内径 150 um，粒径 1.5 um ），对于上样量达到 1600ng 的 K562 酶解肽段进行分析时，依然能够保持平均峰宽小于 5 秒。41 分钟的色谱梯度足够支持有效的肽段分离，即便是更高的上样量，也能够获得同源性多肽的分离。