2023-10-09 20:09:40, 4D-组学老虎队 布鲁克(北京)科技有限公司-质谱仪器
01
“真”单细胞蛋白质组学
引领者
图1:单细胞蛋白质组学的梦想不再遥远
2020年12月蛋白质组学领域两大领军科学家Matthias Mann团队(Max Planck Institute of Biochemistry)和Ruedi Aebersold团队(ETH Zurich)在Nature Methods发表题为“diaPASEF: parallel
accumulation–serial fragmentation combined with data-independent acquisition”的文章,其共同开发的基于4D平台的DIA技术——diaPASEF,能够全面提升蛋白质鉴定覆盖率、重现性和定量准确性。因此,4D-DIA技术大幅提升的可靠性,之前不太被大家认可的DIA(数据非依赖性采集)技术真正开始大步向前,也是从此刻开始,4D-蛋白质组学技术的发展一发不可收拾。
02
“真”单细胞蛋白质组学质谱
进化到第二代,可以上车了
2023年6月5日,在第71届ASMS会议上,布鲁克公司继续在“真”单细胞蛋白质组学上发力,重磅发布了timsTOF Ultra,“真”单细胞蛋白质组学质谱发展到第二代。timsTOF Ultra配备新型Captive Stray(CSI)Ultra离子源,第四代TIMS(捕集离子淌度)XR离子淌度和14位数模转换器,MSMS扫描速度提升到300Hz,继续占据MSMS扫描速度的头把交椅。
图3:成熟可复制的单细胞蛋白质组学解决方案
以HeLa细胞为例,人们一般认为单个细胞的蛋白质含量为200-250pg,于是有人将250 pg的进样量的蛋白鉴定数目等价于单细胞蛋白质组鉴定数目,但实际上系列稀释样本可以用来部分表现仪器灵敏度,无法代表真正单个细胞蛋白鉴定水平,“真”单细胞蛋白质组学的数据才是检验质谱灵敏度的唯一标准。
布鲁克公司在第一代“真”单细胞蛋白质组学质谱timsTOF SCP上积累的宝贵经验和技术,在第二代timsTOF Ultra上完全得到了释放,通过CellenOne对HeLa细胞分选,获取1个、5个和10个细胞,采用dia-PASEF方法进行数据采集,Spectronaut 18数据分析,单个细胞22min可以鉴定超过3700种蛋白质(每个样本3针重复),1个HeLa细胞两次重复所鉴定的蛋白质强度相关系数>0.95,显示出低至1个细胞的进样量也能得到高重复性。
德国柏林马克斯·德尔布吕克分子医学中心空间蛋白质组学研究小组负责人Fabian Coscia博士采用第一代“真”单细胞蛋白质组学质谱timsTOF SCP进行FFPE组织的单细胞分析,单个肝细胞当量的组织可以定量1500-2000种蛋白质。timsTOF Ultra灵敏度的提升,必将在FFPE组织的单细胞分析中发挥更强大的威力。
03
“真”单细胞蛋白质组学
主打“成熟可复制”
单细胞蛋白质组学研究是一项复杂而前沿的科研领域,涉及许多挑战和门槛,比如用什么技术进行单个细胞的分选、分选后对单个细胞操作时怎么尽可能将低样本损失、质谱的灵敏度能否达到单细胞蛋白质组学所需灵敏度,这些挑战和门槛让很多研究者对单细胞蛋白质组学望而却步。布鲁克推出的一套完整的“真”单细胞蛋白质组学方案,把单细胞蛋白质组学研究的这些挑战和门槛全部打破,主打一个“成熟可复制”,甚至没有蛋白质组学经验的人也可以快速上手,短时间内就可产生高质量单细胞蛋白质组学数据。
在布鲁克上海Demo中心完成timsTOF Ultra装机之后,我们迅速建立起了单细胞蛋白质组学分析方法,具备了单细胞蛋白质组学测试能力,并完成了“真”单细胞蛋白质组学的样本测试。采用CellenOne分选单个293T细胞,采用标准dia-PASEF采集方法,15min之内平均每个293T细胞可以鉴定3971种蛋白质,不仅重现了在布鲁克德国研发中心的结果,并且把测试时间缩短为原来的50%。
图6:“真”单细胞蛋白质组学实测数据
小结
得益于质谱技术的进步,单细胞蛋白质组学领域将很快迎来爆发,布鲁克timsTOF Ultra的发布,必将成为单细胞蛋白质组学领域爆发的强劲动力。timsTOF Ultra超越了传统的限制,为新的科学可能性打开了大门。无论是单细胞蛋白质组学、免疫肽组学或者血浆蛋白质组学,timsTOF Ultra提供了无与伦比的扫描速度和灵敏度,帮助研究人员打破工作的界限并取得突破性成果。
参考文献
1.Marx, V. A dream of single-cell proteomics. Nat Methods 16, 809–812 (2019).
2.Meier, F., Brunner, AD., Frank, M. et al. diaPASEF: parallel accumulation–serial fragmentation combined with data-independent acquisition. Nat Methods 17, 1229–1236 (2020).
3.Brunner, AD., Thielert, M., Vasilopoulou C. et al. Ultra-high sensitivity mass spectrometry quantifies single-cell proteome changes upon perturbation. Molecular Systems Biology (2022)18:e10798
4.Makhmut, A., Qin, D., Fritzsche, S., et al. A framework for ultra-low input spatial tissue proteomics. bioRxiv 2023.05.13.540426
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