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Orbitrap Astral 助力代谢组学更上一层楼

阅读:545      发布时间:2023-9-27
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  吴珊湖 李向军
 
  Orbitrap Astral 与您一起探索生命世界的星辰大海:
 
  生命科学的研究中,代谢组作为蛋白组的下游组学,是一切生命活动的总体映射,是更能反应生命体实时状态的组学,代谢组和蛋白组一起,构成了生命科学领域中的重点研究部分。
 
  Asymmetric Track Lossless (Astral) analyzer——非对称轨道无损质量分析器,对比Orbitrap具有更快的扫描速度、更高的灵敏度,不光可以帮助科研工作者探索蛋白组的星辰大海,还能在代谢组研究上重塑深度鉴定的可能性,更深入地解析生命活动的奥秘,让我们来看一下Astral在代谢组学上的表现。
 
  代谢组学研究案例:
 
  UC Davis的西海岸代谢组学研究中心进行了一项疼痛队列研究,收集了膝关节疼痛患者的血浆样本,分为了三个组,分别是膝关节置换术前(基础状态)、6周和3个月后,目的是通过检测代谢谱的变化来了解疼痛感觉的机制。在Orbitrap Astral仪器上开发了4min内的Hilic模式分析方法,并对比了不同的采集模式,分别是OT-AT和OT-OT,OT-AT代表Orbitrap一级分析,Astral二级分析,OT-OT代表Orbitrap做一二级分析;
 
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  图1 OT-AT 与OT-OT方法模板
 
  图2对比了OT-AT与OT-OT两模式分别检测乙酰异羟肟酸的一级质谱谱图,图3对比了OT-AT与OT-OT分别检测次黄嘌呤的一级质谱谱图,虽然一级谱图均由Orbitrap采集,但由于Astral二级扫描速度更快,从而OT-AT模式下比OT-OT模式一级的谱图点数更多,点数更多带来更稳定的定量峰面积结果,同时,在一定程度上可以提高灵敏度(如图2所示)。
 
图2 OT-AT与OT-OT检测乙酰异羟肟酸一级谱图对比
 
图3 OT-AT与OT-OT检测次黄嘌呤一级谱图对比
 
  从图4结果来看,对比OT-OT分析模式,OT-AT模式下检测到的化合物(以带分子式的feature计)数目提高了两倍,而带二级谱图的化合物数目提高了4倍,证明了Astral的快扫描速度可以带来更多的化合物鉴定结果;从图5 的化合物色谱分布图来看,在峰面积更低的区域里,OT-AT的检测覆盖度远超OT-OT仪器,从侧面证明了Astral更高的灵敏度;
 
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图4 OT-AT与OT-OT的化合物检测结果对比
 
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图5 OT-AT与OT-OT的化合物色谱分布图对比
 
  更多的化合物鉴定结果带来的好处是更能准确反应样本间的差异,从PCA图的对比来看,OT-AT分析模式下的组间差异要比OT-OT的组间差异更加明显,更能反应样本的差异情况(图6);
 
图6 OT-AT 与OT-OT的PCA图对比
 
  基于Orbitap Astral更多的化合物鉴定结果,鉴定到了之前膝关节患者血浆样本中没有检测到的差异性化合物,包括泮托拉唑(治疗消化系统疾病的药物,副作用为关节痛、肌肉痛)、水苏碱、赖氨酸、乙酰肉碱,通过差异性化合物的发现,可以更深入地发掘疼痛机制。
 
  Orbitrap Astral 完美实现SQUAD (Simultaneous Quantitation and Discovery)—— 同时定性定量代谢组学分析流程(图7),对比老一代orbitrap仪器,可以实现更低的样本上样量、更快的数据采集方法、更多的化合物鉴定结果、更准确的化合物定量结果,精准鉴定的同时完成准确的定量分析。
 
图7 Orbitrap Astral SQUAD代谢组学流程图
 
  常言道,天下武功,唯快不破,ms/ms 200 Hz 的扫描速度, Astral 无疑把“快"字拿下了,搭配Orbitrap 真正实现了“快、稳、准、狠"四字诀,其中“稳"体现在大队列数据的稳定性上,“准"体现在质量精度和定量结果准确性上,“狠"体现在Astral不遗余力的仪器性能,“快、稳、准、狠"四字诀的实现让Orbitrap Astral牢牢把握住了探索生命科学领域的“武功",让我们与Orbitrap Astral 一起驶向生命科学的星辰大海。

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