布魯克亮相ASMS2020引領MALDI和4D蛋白質組學技術發展

　　 全新MALDI-2離子源大幅提高小分子檢測靈敏度；CCS值加持讓4D-蛋白質組學技術更加強大

• MALDI-2離子源將小分子分析靈敏度提升1-2個數量級

• 新的prm-PASEF方法增強4D-蛋白質組學分析

• 大規模高精度CCS值測量用于機器深度學習

• 短梯度dia-PASEF方法進一步提高4D-蛋白質組學通量

• 4D數據采集與分析MOMA提高多肽同分異構鑒定和定量可靠性

• 基于IP2/GPU實時搜索引擎的“Run & Done”讓4D-蛋白質組學通量更進一步

  
  

　　分析測試百科網訊 在ASMS 2020網絡會議上，布魯克公司宣布推出了世界上第一個商用MALDI后電離（PI）離子源MALDI-2。現在MALDI-2 離子源作為選配項可用于timsTOF fleX^TM ESI/MALDI質譜儀上。全新的MALDI-2離子源可將小分子和脂質分析的靈敏度提高一到兩個數量級，從而進一步擴大MALDI質譜與基于MALDI技術的質譜成像應用范圍。

　　此外，布魯克還推出了基于TIMS / PASEF的4D-蛋白質組學新方法，包括全新的PRM方法prm-PASEF、短梯度DIA方法dia-PASEF、4D數據采集與分析MOMA（Mobility Offset Mass Aligned）以及基于GPU實時數據搜索引擎的 “Run & Done”數據分析方法。4D-蛋白質組學每次樣本分析能產生成千上萬條多肽的精確CCS （碰撞橫截面積）值，這些新的方法都是基于對這些精確的CCS值的大規模并實時利用，從而大大提高蛋白、多肽和 PTMs鑒定的深度和可靠性，除此之外，CCS值創新性的使用，也為LFQ分析帶來了超穩定和超高靈敏度的性能，并在timsTOF Pro這一極其穩定的質譜平臺上實現了真正高通量4D-蛋白質組學、4D-脂質組學和4D-代謝組學。

　　A.在timsTOF fleX上進行SpatialOMx?和轉化質譜成像

　　布魯克創新的MALDI-2 PI離子源極大地提高了MALDI的靈敏度和應用范圍。MALDI-2的第二個激光器（266nm）在正交方向照射由布魯克獨有的SmartBeam? 3D（355nm）激光器產生的MALDI離子流中。同時，布魯克還推出了優化的flexMatrix ?基質配方用于MALDI-2離子源。現在，可以在timsTOF fleX ESI / MALDI儀器上選配新的MALDI-2離子源。

　　MALDI-2離子源研究先驅、德國明斯特大學（University of Muenster）生物醫學質譜學術帶頭人Klaus Dreisewerd教授表示：“在過去的35年中，MALDI已成為適用于多種應用、獨特而快速的分析工具。現在我們開發的MALDI-2離子源，可以顯著擴展MALDI的應用領域，例如為小分子分析提供更高的靈敏度，以及讓那些無法在傳統MALDI離子源離子化的物質產生信號。因此，配備了MALDI-2離子源的timsTOF fleX將把MALDI分析帶到新的科學研究和分析領域中。”

　　布魯克全球質譜成像總監Michael Easterling博士補充說到：“隨著MALDI成像和SpatialOMx在藥物開發中針對用于組織模型分析價值的不斷增長，驅使人們追求更高的靈敏度與多功能性。憑借其極大提高的靈敏度和可涉及化合物類型的寬范圍，MALDI-2離子源現在可以進一步增強基于質譜的非目標組織物分析。”

　　布魯克現在還為其MetaboScape?代謝組學軟件提供MALDI-2化合物譜圖庫。 MetaboScape軟件在SCiLS? Lab MALDI成像軟件內可提供自動分析物注釋功能，包括直接在組織圖像中對許多代謝物、聚糖和脂質進行可靠注釋的CCS算法。

　　B、CCS加持推動4D-蛋白組質組學?的創新

　　prm-PASEF用于定量4D蛋白質組學

　　在布魯克的革命性timsTOF? Pro平臺上，通過將PASEF?與平行反應監測（PRM）相結合，使其非標記定量蛋白質組學性能得到了進一步增強。這種獨特的prm-PASEF利用了TIMS的第4維分離和 PASEF的高速掃描的優勢，提高了多肽離子的選擇性和靈敏度，增加了靶標離子的數目。布魯克與Skyline團隊緊密合作進行prm-PASEF方法開發，現在Skyline軟件已經可以分析prm-PASEF數據并生成定量分析報告。

　　來自盧森堡健康研究所Gunnar Dittmar教授和Antoin Lesur教授共同參與了prm-PASEF的開發，他們評論說：“我們對timsTOF Pro上使用prm-PASEF分析的早期結果印象非常深刻與在其它平臺上已經開發多年的PRM方法相比，prm-PASEF的靈敏度和速度已經非常有競爭力。”

　　哈佛醫學院達納?法伯癌癥研究所、布里格姆女子醫院副教授賈Jarrod Marto博士補充道：“自從開始與布魯克團隊合作開發prm-PASEF以來，我們取得了巨大的進展。timsTOF Pro超快的采集速度和離子淌度信息的獨特結合，使我們能夠在臨床大隊列研究中能夠可靠地定量分析潛在的候選生物標記物。此外，利用prm-PASEF LIVE實時調整采集參數功能可進一步提高離子利用率和分析通量。”

　　大規模、高精度CCS測定用于深度學習

　　采用獨特的TIMS技術，多肽的CCS值可以被大規模精確測定，這一新的維度的引入可增加4D-蛋白組學的鑒定結果的可靠性。最近Matthias Mann教授團隊在bioRxiv上在線發表了題為《Deep learning the collisional cross sections of the peptide universe from a million training samples》（2020.05.19.102285； doi: https://doi.org/10.1101/2020.05.19.102285）的論文，研究中，他們在timsTOF Pro分析了來源于5種生物，并經過預分級的蛋白酶解物，一共采集360針樣本得到5700,000 CCS值用于深度學習模型建立，從而進行大規模多肽CCS值的預測。

　　德國馬普生化研究所主任Matthias Mann教授評論道：“氣相中多肽離子的大小和形狀對于基于質譜的蛋白質組學來說是一個未充分開發的維度，現在人們可以預測來源于不同生物體的任何肽段的CCS值，從而充分利用離子淌度這一附加信息，為高級蛋白質組學工作流程奠定基礎。”

　　短梯度dia-PASEF和MOMA增強4D-蛋白組學性能

　　得益于timsTOF Pro的超快采集速度和超高靈敏的優勢，我們開發了新的基于短梯度方法的dia-PASEF工作流程，并在越來越多的timsTOF Pro實驗室被采用。dia-PASEF可以讓數據完整性得到巨大提升，目前PEAKS軟件（Bioinformatics Solution Inc.）和Spectronaut軟件（Biognosys）已經支持這一工作流程。

　　Biognosys首席技術官Lukas Reiter博士評論道：“隨著Spectronaut 14的發布，我們實現了對timsTOF Pro數據的全面支持。新版本軟件可以從PASEF數據快速生存譜圖庫和并有離子淌度的校正功能，從而得到更精確的靶向提取。此外，我們還為timsTOF Pro添加了directDIA功能的支持。我們也很高興有一臺timsTOF Pro在我們的實驗室，這可以進一步加快軟件的開發，加強對這個全新平臺的支持。”

　　布魯克蛋白質組學副總裁Gary Kruppa博士補充道：“隨著prm-PASEF的推出、dia-PASEF的日益成功，以及由PASEF的穩定性、靈敏度和離子利用率加持的短梯度方法，使timsTOF Pro具有將4D-蛋白質組學實現臨床轉化的能力。此外，TIMS的獨特的MOMA（Mobility Offset Mass Aligned）特性能夠區分共洗脫的同分異構母離子，得到更加專屬的MS/MS譜圖。 MOMA功能有助于提高使用短梯度時蛋白覆蓋深度，這對我們做轉化蛋白組學研究的用戶來說至關重要，因為使他們每天在timsTOF Pro上分析50個樣本成為可能。”

　　Yates Lab開發‘Run & Done’實時搜索引擎用于高通量4D-蛋白質組學

　　布魯克正式宣布可以使用Proteomic Pipeline（IP2）引擎，該引擎是一款基于GPU計算，并集成了加州斯克里普斯研究所John Yates教授研發的ProLuCID數據庫搜索工具。這個GPU計算的獨特的IP2軟件由Robin Park博士開發，它允許使用者在數據采集期間實時搜索timsTOF Pro的 4D數據，數據采集完成即可得到搜庫結果。

　　John Yates III教授和Robin Park博士表示：“計算技術的進步與質譜靈敏度和掃描速度的共同發展，使人們能夠獲得更準確、更大規模的數據分析方法，回答許多生物學問題。基于GPU設計的搜索引擎能同時執行大量多線程并行計算，從而大大縮短搜索時間，并通過將搜庫結果反饋到數據采集軟件，指導質譜數據采集。與布魯克的合作讓我們感到興奮，這個引擎能更好的利用timsTOF Pro進行科學研究。”

　　布魯克生命科學質譜執行副總裁Rohan Thakur博士補充說：“IP2/GPU解決方案提供了一個軟件基礎架構，讓第三方軟件可以通過“插件應用”形式使用，并能利用高性能服務器或云計算來處理數據。我們的戰略是致力于開放數據文件格式，以促進應用生態驅動的軟件開發，包括我們第三方合作伙伴可以通過API訪問的形式從timsTOF Pro用戶生態中獲利。”

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　　歡迎各位專家進入布魯克虛擬會議室，了解布魯克在ASMS 2020中的活動進展。John Yates教授、Ron Heeren教授、Bram Heijs博士、Klaus Dreisewerd教授等專家學者參加了本次布魯克網絡發布會并帶來精彩的學術報告。詳情請見www.bruker.com/events/2020/asms-2020-reboot

　　? The Synergies of Mass Spectrometry and Informatics

　　Prof. John Yates, The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA

　　? Next level imaging Mass Spectrometry: Single cells in focus with SpatialOMx

　　Prof. Ron Heeren, Maastricht University, Maastricht, Netherlands

　　? Clinical Proteomics in interesting times

　　Roman Fischer, University of Oxford, Oxford, United Kingdom

　　? Developing PRM on the timsTOF Pro for biomarker studies in cerebrospinal fluid

　　Jarrod Marto, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

　　? High-speed MALDI-2 on a timsTOF fleX: An overview of applications

　　Dr. Bram Heijs, Leiden University Medical Center, Leiden, The Netherlands

　　? Affinity-Bead Assisted Mass Spectrometry (Affi-BAMS): A Multiplexed Microarray Platform for Targeted Proteomics

　　Ghaith Hamza, Astra Zeneca, Discovery Science, MA, USA

　　? Kinase-substrate analysis via diaPASEF phosphoproteomics

　　Danielle Swaney, School of Medicine, University of California, San Francisco, CA, USA

　　? PASER: Parallel Database Search Engine in Real-Time and beyond

　　Robin Park, The Scripps Research Institute and CEO Integrated Proteomics Applications, La Jolla, CA, USA

　　? Introducing the Novel timsTOF fleX MALDI-2 a powerful tool to enhance sensitivity and dimensionality for SpatialOMx

　　Prof. Klaus Dreisewerd, University of Münster, Münster, Germany

　　? Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) and Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF) for Urine Metabolomic Profiling

　　Christina Di Poto, AstraZeneca, Gaithersburg, MD, USA

　　關于布魯克公司（納斯達克股票代碼：BRKR）

　　布魯克公司致力于為科學家們創造有利條件，實現技術突破，并且開發一系列全新的應用程序，以便提高人們的生活質量。科學家們借助于布魯克公司的高性能科學儀器以及高價值分析和診斷解決方案，能夠在分子、細胞和微觀層面對生命和物質進行研究和探索。布魯克公司與客戶密切合作，在生命科學分子研究、應用和制藥應用、顯微鏡和納米分析、工業應用、細胞生物學、臨床前成像、臨床表型組學和蛋白質組學研究，以及臨床微生物學領域推動創新，提高生產力，并且為客戶實施的方案和項目助一臂之力。欲了解更多信息，請訪問：www.bruker.com