不停歇的蛋白质组学分析：全新一代exploris 240质谱
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引言
赛默飞是蛋白质组学领域的ling导者，每一款产品一经推出即成为万众瞩目的焦点。今年的质谱年会上赛默飞重磅推出智能化exploris系列质谱—— orbitrap exploris 240。这款新产品的到来，进一步拓展了赛默飞超高分辨质谱在蛋白质组学领域的产品线，同时也为我们带来全新的蛋白质组学体验。让我们一起领略orbitrap exploris 240质谱的丰富多彩的蛋白质组学应用吧。
一． exploris 240的性能参数和蛋白质组学应用概览
1 exploris 240的性能特点
exploris 240是四极杆和超高场orbitrap的串联质谱，分辨率高可达240,000，扫描速度高达22hz，在蛋白质分析的功能上支持apd（advanced peak detection）算法；r 45000用于tmt 11plex和tmtpro（16plex）的分析；兼容faims pro离子淌度接口；支持dda, dia, prm, t-sim多种扫描模式；通过biopharma option的扩展m/z 至8000用于完整蛋白分析；easy ic的实时内标校正模式使质量轴稳定在1ppm。
图1. orbitrap exploris 240 ms
产品特点
• 超高场 orbitrap 分析器
• 质量范围 m/z 40-6000
• 质量精度内标 <1ppm，外标 <3ppm，easy ic 实时内标校正
• 高分辨率 > 240,000
• 扫描速度高达 22 hz
• 扫描模式：fs, t-sim, dda topn, dda toptime, dia, t-ms2 (prm), aif
• 高级扫描模式：acquirex, apd, tmt @ 45k
• 选配：faims pro，biopharma option
2 exploris 240应用于蛋白质组学分析的设计理念
exploris 240质谱平台上融合了赛默飞在蛋白质组学积累的先进技术和工作流程，通过打包的方式呈现给用户。exploris 240可以开展基于dda的蛋白质鉴定和定量流程，基于dia的定量流程，tmt的定量流程，基于prm的靶向蛋白定量流程，这些工作流程都以方法模板的形式内嵌在质谱方法中，操作人员只需要针对特定的实验设计选择对应的方法即可。同时exploris 240延续了exploris 480稳定的硬件设计，可以无间断分析临床大队列样本。
图2. orbitrap exploris 240 质谱仪-先的性能，多功能性和易用性
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二． exploris 240蛋白质组学工作流程
1 深度、快速蛋白质组覆盖
赛默飞全球组学应用开发团队对不加faims pro的4台exploris 240进行蛋白鉴定数目测试（1µg hela酶切肽段，60分钟梯度），4台exploris 240蛋白鉴定数目均在5300个蛋白以上（图3），显示出仪器间具有很好的重现性。
图3. exploris 240在1 µg hela酶切肽段, 60 min lc gradient, top 20 method, es803色谱柱，不加faims pro的情况下肽段和蛋白鉴定数目
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exploris 240加载了faims pro 后，蛋白质组的覆盖深度进一步提高，蛋白鉴定数目可提高25%。1小时梯度，1µg hela酶切肽段中蛋白鉴定数超过了6000个蛋白。
图4. exploris 240在1 µg hela酶切肽段, 60 min lc gradient, top 20 method, es803色谱柱,不加装faims pro，faims单电压cv (-45v), faims双电压 (-50/70v)的条件下肽段和蛋白鉴定数目
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接着对不同梯度的200ng hela进行蛋白鉴定深度测试，30分钟可鉴定3432个蛋白，60分钟可鉴定5064个蛋白，90分钟可鉴定5986个蛋白，120分钟可鉴定6335个蛋白。
图5.exploris 240在200ng hela酶切肽段, 不同色谱梯度, top 20 method，ionopticks 625px column，faims双电压(-50/70v)的条件下肽段和蛋白鉴定数目
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继续对不同浓度的hela酶切肽段进行测试，hela的浓度范围从10ng到1000ng，跨越3个数量级，在每个浓度下exploris 240均能获得惊人的蛋白鉴定数。即使在10ng低浓度的上样量的情况下，exploris 240仍然能够鉴定1600个蛋白。
图6. exploris 240在不同浓度hela digest，90min色谱梯度，faims pro 2 cv (-50/-70)， ionopticks 625px column， proteome discoverer™ 2.4 mspep谱图库检索，1%fdr的肽段和蛋白鉴定数目
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需要注意的是，faims pro在多肽分离上具有完全正交性，如图7所示，200ng hela 30min梯度-50v和-70v鉴定到的肽段中只有3%的肽段是重复鉴定的。
图7. 200ng hela, 30min梯度cv -50v和-70v的肽段的overlap图，只有3%肽段重复鉴定
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此外，针对很多蛋白质科学平台老师日常工作中常见的ip蛋白鉴定样品，exploris 240可以将ip样品分析的时间缩短至30分钟。免疫富集akt/mtor通路中12个蛋白的样品在30分钟梯度内就可以鉴定到超过1600个蛋白，大大缩短了分析的周期。
图8. 高通量ip蛋白鉴定。免疫富集 akt/mtor通路的12个蛋白，进行蛋白酶切，使用15min和30min梯度蛋白质鉴定
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2 深度、精确蛋白质定量
定量蛋白质组学是蛋白质分析的必备手段，exploris 240可实现非标记定量（图9），dia定量，tmt定量（图10）和prm靶标定量（图11）4种模式，满足定量蛋白质组学分析的多种需求。exploris 240源于orbitrap的定量技术，定量性能可达amol级别灵敏度，并实现 5个数量级的线性范围。
图9. exploris 240非标记定量性能。两种蛋白质混合物的精确非标记定量。酵母蛋白消化液以1:10,1:5,1:2的比例加入到200 ng pierce hela消化液标准品的背景中。在orbitrap exploris 240 质谱上对两种蛋白混合物进行分析，然后在proteome discoverer™2.4软件中使用minora feature detector 模块进行lfq数据处理
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图10. 基于tmt的高准确度定量的可重现性。a) 在带有faims pro接口的orbitrap exploris 240 质谱上使用两种补偿电压(-50和-70 cv)，对500ng tmt 11plex 标记的酵母消化标准品进行60分钟梯度的定量分析。该标准样本为用户提供了一个工具，用于不同仪器测量tmt方法的准确性、精密度和蛋白质组深度的考察。b)所示的是fdr卡值为1%以下的蛋白质和多肽的定量数量。c)所有重复的无干扰指数均达到75%。
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图11. exploris 240准确的prm定量性能。pull-down akt/mtor通路的12个蛋白，加入akt/mtor surequant kit轻标和重标肽段，含有30个高纯度的重标和轻标肽段，进行prm定量分析。83%肽段cv<10%，可达5个数量级的动态范围。
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3 应用于临床大队列分析
蛋白组大队列分析是很多临床和转化医学实验室的诉求，exploris 240继承了exploris 480稳定和易用的硬件设计，真正做到不停歇的蛋白组分析。今年赛默飞精准医学中心开发了快速蛋白质组分析流程，自动化的样品前处理每天可以处理500个样本，高通量的lc-ms分析可以实现60个样品/天的通量。
图12. 大规模临床队列分析实验流程。自动化的样品前处理酶切方法每天可以处理500个样本，1台exploris 240可以实现60样品/天的分析速度，分析1000个样品只需要18天的机时。同时不同exploris 240质谱之间数据结果具有高度一致性，实现多台质谱同时分析。
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exploris 240可以加配faims pro离子淌度接口，质谱分析中，faims pro只选择特定的肽段离子进入质谱，阻挡了很多干扰物离子，大大缩短仪器的维护周期，用户只需要定期对faims pro进行维护即可，而维护faims pro只需要短短半个小时的时间。赛默飞全球应用开发团队比较了在清洗faims pro前后，tmt标记的蛋白鉴定数目和ifi指数几乎一致，用户无需担心维护faims pro会导致实验重现性的差异。
图13. faims source pro易于安装和维护，同时支持气相分离，并通过去除污染物提高了仪器的可靠性。在清洗faims pro前后，蛋白的鉴定数目和共隔离指数一致。
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总结
exploris 240是赛默飞蛋白质组学领域继exploris 480之后的又一集大成之作，融合了赛默飞尖端的蛋白质分析技术，将蛋白质组学的应用方法模板化，方便用户使用；同时在蛋白鉴定数，定量性能上有优异的表现，且充分考虑了大队列蛋白质组分析中仪器稳定性的问题，可以预见exploris 240必将成为蛋白质组分析不可或缺的主力成员。
重磅 6月16日
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