布魯克在ASMS上發(fā)布CCS-Enabled 4D-蛋白質(zhì)組重要進展

2021.11.04

● 布魯克PaSER? 軟件現(xiàn)在將具有變革性的支持CCS的 DIA-NN 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與突破性的 dia-PASEF 功能相結(jié)合，以實現(xiàn)：

·? 40分鐘梯度從細胞裂解物中定量 > 8000種蛋白質(zhì)

·??在 Evosep One上4.8 分鐘方法，定量 > 5000 種蛋白質(zhì)

·??只需 10 ng 細胞裂解物消化液，95 分鐘梯度即可定量 > 5000 種蛋白質(zhì)

●?timsTOF Pro上開發(fā)CCS-加持的 “prm Live”功能，實現(xiàn)低成本靶向蛋白質(zhì)組學(xué)研究，可同時定量1800個以上的肽段，并保證最高的靈敏度和良好的CVs

●?基于CCS的TIMScore? 算法也獲得重大進展，大大提升了磷酸化肽和蛋白質(zhì)鑒定覆蓋率，并且提高了肽段鑒定的可靠性

●?用于高置信度序列確證的全新OligoQuest^?軟件和工作流程，能支持RNA和修飾寡核苷酸的藥物開發(fā)

●?SCiLS? autopilot軟件，用于使用布魯克 IntelliSlides? 在 timsTOF fleX 和 rapifleX? MALDI 平臺上進行自動質(zhì)譜成像 (MSI) 采集

●?展示2021年6月推出的兩個新產(chǎn)品：

·??timsTOF SCP 用于無偏單細胞蛋白質(zhì)組學(xué) (SCP)，例如，用于空間癌癥生物學(xué)，研究基于不同細胞類型的特異性蛋白質(zhì)組，并將它們與 sc-RNA-seq 轉(zhuǎn)錄組相關(guān)聯(lián)。

·??第二代的timsTOF Pro 2，帶來前所未有的蛋白質(zhì)組學(xué)分析深度和通量。

　　分析測試百科網(wǎng)訊 2021 年 11 月 2 日，布魯克在第 69 屆 ASMS 會議上宣布了新產(chǎn)品CCS-enabled 4D-蛋白質(zhì)組學(xué)，用于增強 timsTOF Pro 2、timsTOF fleX 和 timsTOF SCP 質(zhì)譜儀的主要功能。

　　布魯克生命科學(xué)質(zhì)譜副總裁Rohan Thakur博士表示：“斯克利普斯研究所Yates實驗室開發(fā)的 TIMScore 是通過針對正向和誘餌/反向肽評估預(yù)測的實驗 CCS 來增加肽選擇的精確度。在我們與柏林Charité 醫(yī)學(xué)院Ralser 實驗室的合作中，CCS 值的效用增強了 DIA-NN，并且在我們與烏得勒支大學(xué)Scheltema 實驗室的合作中，它還增強了對 PhoX? 交聯(lián)肽的檢測。最后，Dana-Farber 癌癥研究所Marto 實驗室剛剛發(fā)布了支持 CCS 的 prm Live，其中具有實時保留時間校正功能，可對 1800 多種肽進行平行靶向的高靈敏度、低 CV 定量。”

　　A. CCS-enabled DIA-NN 支持的PaSER ，可用于 dia-PASEF 工作流程

　　轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)組學(xué)需要高通量、短梯度和蛋白質(zhì)組深度覆蓋，它可以由dia -PASEF實現(xiàn)。這一成果發(fā)表在《Nature Methods》[Mann，Nat Meth 2020]，得到了各種蛋白質(zhì)組學(xué)軟件包的支持，包括dia-NN、Spectronaut、MaxQuant和PEAKS Online。DIA-NN 軟件 [Demichev, Nat Methods. 2020] 1.8 版包含用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的全新 CCS 支持模塊，以在 dia-PASEF 中對肽譜匹配進行評分 [Demichev, bioRxiv 2021]。

　　目前布魯克正在與柏林Charité 醫(yī)學(xué)院的Vadim Demichev博士和Markus Ralser博士合作，將CCS-enabled DIA-NN集成到timsTOF平臺的PaSER GPU蛋白質(zhì)組學(xué)軟件中，能夠增強鑒定和定量。Ralser 教授及其同事的工作加速了大樣本隊列中的轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)組學(xué)，并且通過使用 dia-PASEF 實現(xiàn)了在 5 分鐘的采集時間內(nèi)鑒定超過5000 種的量化蛋白質(zhì)這一革命性的提升。

　　柏林Charité 醫(yī)學(xué)院愛因斯坦生物化學(xué)教授Markus Ralser博士評論道：“timsTOF Pro出色的性能令人印象深刻。我們也很高興看到布魯克將Vadim Demichev的DIA-NN開源版本納入其PaSER實時蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程，并期待與布魯克的合作能進一步改進4D-蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程?！?/p>

圖：dia-PASEF 掃描功能的圖形表示

　　B. prm-PASEF Live增加了靶向肽的數(shù)量并進行高靈敏度定量分析

　　與傳統(tǒng)prm方法相比，prm-PASEF工作流程在靶向更多化合物的同時保持了非常高的靈敏度?，F(xiàn)在新的prm-PASEF 編輯器可以獨立使用，也可以在與 Skyline? 一起使用來建立 prm 方法。Jarrod Marto 教授等人在《Analytic Chemistry》最近發(fā)表的一篇論文《PRM-LIVE with Trapped Ion Mobility Spectrometry and Its Application in Selectivity Profiling of Kinase Inhibitors》對prm-PASEF Live進行了介紹，文中采用動態(tài)調(diào)整保留時間窗口的方式，以使用 iRT 肽作為保留時間標準，在 60 分鐘的采集中定量來自細胞裂解液的 1857 種肽段，以實現(xiàn)可重現(xiàn)的多目標監(jiān)測。這種創(chuàng)新的prm-PASEF Live概念克服了色譜保留時間漂移的問題，提高了在多目標監(jiān)測中的定量精度和重現(xiàn)性。

　　C. TIMScore加入CCS-enabled數(shù)據(jù)庫搜索引擎

　　在4D-蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用中，CCS值可用于非標記定量的“Match Between Runs”[Cox，MCP 2020]。TIMScore利用機器學(xué)習(xí)產(chǎn)生CCS值,并將CCS值應(yīng)用于搜索引擎的算法中，使搜索引擎能夠大幅提高肽段和蛋白質(zhì)鑒定數(shù)目，同時保持更嚴格的假陽性率（FDR）。數(shù)十萬個實驗數(shù)據(jù)點被用來訓(xùn)練ML算法，該算法能夠準確預(yù)測胰蛋白酶和磷酸化肽的CCS值。磷酸化在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和生物學(xué)中起著關(guān)鍵作用，但磷酸化肽準確鑒定難度大。在Dana-Farber癌癥研究所，TIMScore使Eric Fischer教授提供的未富集白血病細胞系樣本中磷酸化肽的鑒定數(shù)量提升了10% 以上。

　　南佛羅里達州大學(xué)的Stanley Stevens教授補充說：“TIMScore 使從小鼠小膠質(zhì)細胞系中富集的磷酸化肽的鑒定增加了 11%。CCS值和4D-蛋白質(zhì)組學(xué)已經(jīng)成為我們基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用中不可或缺的技術(shù)。TIMScore有望改變DDA搜索的執(zhí)行方式，鑒定更多有意義的肽段和蛋白質(zhì)，使我們能夠使用CCS值進行更深入的蛋白質(zhì)組研究?！?/p>

圖：TIMScore，機器學(xué)習(xí)支持CCS預(yù)測，可減少肽模糊度并提高置信度

　　D. 全新發(fā)布 OligoQuest?

　　布魯克發(fā)布了最新軟件OligoQuest，作為面向生物制藥客戶的合規(guī)軟件套裝BioPharma Compass 中的一部分，該軟件強化了RNA 和寡核苷酸表征功能。OligoQuest 結(jié)合 maXis II 和 timsTOF Pro 等質(zhì)譜儀上同位素高準確度測定功能，能夠?qū)怂岽蠓肿舆M行準確表征，例如sgRNA及其雜質(zhì)。并且，布魯克特有的PASEF掃描模式，可快速深度覆蓋復(fù)雜樣品信息，例如酶解mRNA等。

　　OligoQuest軟件是與RiboDynamics公司共同開發(fā)，其所提供的算法和工作流程，可以用來注釋大于100個堿基的核酸二級譜圖。RiboDynamics 首席執(zhí)行官Dan Fabris和康涅狄格大學(xué)高級教授 Harold S. Schwenk 解釋說：“同位素高準確度與超高分辨率質(zhì)譜相結(jié)合，對于高度修飾的 RNA 分析前景廣闊，這是之前的商業(yè)軟件無法提供的。使用 OligoQuest 簡化相應(yīng)的分析工作，將大大加速 RNA 領(lǐng)域的研究和開發(fā)?！?/p>

圖：OligoQuest 界面顯示 3' -和 5'-末端和內(nèi)部片段匹配以進行序列確認

　　E. 用于自動MALDI質(zhì)譜成像（MSI）的SCiLS autopilot

　　布魯克今年推出了SCiLS autopilot軟件結(jié)合IntelliSlides玻片用于MALDI 成像的自動設(shè)置。SCiLS autopilot自動完成從玻片載入到數(shù)據(jù)采集的六項關(guān)鍵性能優(yōu)化。樣本的掃描圖像由IntelliSlide 上的條形碼上登記注冊和自動檢測組織邊緣，然后進行多步驟自動優(yōu)化，以減少 MALDI 成像所需的時間和經(jīng)驗，并確保重復(fù)性和圖像質(zhì)量。通過 SCiLS autopilot進行自動化，非專業(yè)用戶可以方便的使用 MALDI 成像，將生理組織背景添加到 4D-Omics 研究中。

　　布魯克 MALDI 成像業(yè)務(wù)總監(jiān) Michael Easterling 博士表示：“隨著 MALDI 成像在生物制藥中的廣泛應(yīng)用，智能自動化對于確保MALDI成像的無縫整合和結(jié)果準確度至關(guān)重要。數(shù)據(jù)采集和處理軟件與成像質(zhì)譜平臺（如 timsTOF fleX）的深度系統(tǒng)集成，為多組學(xué)研究提供了空間生理信息?！?/p>