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一探前沿全球組學(xué)大咖進展，Orbitrap助力科研

Orbitrap自發(fā)明起，就一直是科學(xué)家實現(xiàn)世界頂級科研突破的有力伙伴。

今天就讓我們來一探全球頂尖PI最近發(fā)表的文章和技術(shù)成果，看看Orbitrap技術(shù)是如何助力頂級科研的：

² 基于Orbitrap的全新方法學(xué)研究，創(chuàng)新開發(fā)BoxCar數(shù)據(jù)采集方式

為了應(yīng)對蛋白質(zhì)組學(xué)中的動態(tài)范圍挑戰(zhàn)，Mann Lab最近開發(fā)了 “BoxCar”的數(shù)據(jù)采集方法（Meier et al., Nat. Methods, 2018），這顯著提高動態(tài)范圍大的樣本中的蛋白鑒定深度，例如血漿或組織樣本（Geyer et al., Cell Syst., 2018, Doll et al., Nat Commun., 2017）。

Orbitrap質(zhì)譜儀在靈敏度和采集速度方面取得了很大進展，使蛋白質(zhì)組覆蓋深度范圍越來越廣。然而，這些進展主要局限于MS²水平，而用于MS¹掃描的離子采集仍然非常低效。Mann Lab介紹了一種數(shù)據(jù)采集方法，稱為boxcar，一級全掃時采用分段累積的方法，使得平均離子注入時間相較標準全掃描增加10倍以上。對一個人類癌細胞系進行1h分析，該方法鑒定到之前在24個組分中鑒定到的90%以上的蛋白質(zhì)，并且定量到了6200多個蛋白。在小鼠腦組織中，僅在100 min內(nèi)就檢測到超過10000種蛋白質(zhì)，并將靈敏度擴展到低阿摩爾級。

如今Boxcar技術(shù)已經(jīng)全面搭載于全新的：

Thermo Scientific™ Orbitrap Eclipse™

三合一質(zhì)譜平臺

² 多組學(xué)研究進展：為建立調(diào)控潛能性狀態(tài)轉(zhuǎn)變的模型機制奠定了基礎(chǔ)

多潛能干細胞是高度動態(tài)且持續(xù)進展的，多潛能性的naïve和primed兩種狀態(tài)之前已經(jīng)有深入報道，但是對于兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程的研究，卻仍然是不完整的。文章剖析了胚胎從著床前到著床后胚層分化的多能態(tài)轉(zhuǎn)變動力學(xué)，通過對蛋白質(zhì)組、磷酸化蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組和基因組的綜合分析，發(fā)現(xiàn)磷酸化蛋白質(zhì)組的快速、急性和廣泛變化等特點，先于基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的有序變化。文章奠定了調(diào)控潛能性狀態(tài)轉(zhuǎn)變模型的基礎(chǔ)，對多潛能性的多層控制提出了全新見解。

² 蛋白質(zhì)組學(xué)助力卵巢癌標志物新靶點發(fā)現(xiàn)

該篇發(fā)表在Nature上的文章介紹了一種全新技術(shù)：通過將激光捕獲顯微切割技術(shù)與基于Orbitrap的高靈敏蛋白質(zhì)組分析技術(shù)相結(jié)合，從11位高級別漿液性卵巢癌(HGSC)病人石蠟包埋組織中提取了107個癌癥與基質(zhì)細胞，隨后進行蛋白質(zhì)組分析，指出與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)的成纖維細胞(cancer-associated fibroblast，CAF)中調(diào)控蛋白N-甲基轉(zhuǎn)移酶(N-methyltransferase(NNMT))是卵巢癌發(fā)生、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵調(diào)控因子，可能成為全新治療靶點，未來同樣可能為造福HGSC病人的福音。

² 非靶向代謝組學(xué)中質(zhì)譜結(jié)構(gòu)注釋有所突破

尿液代謝物經(jīng)常被用于許多臨床和生物醫(yī)學(xué)研究，但通常限于少數(shù)經(jīng)典化合物。其實，代謝組學(xué)分析可以檢測到更多的代謝信號，可以用來精確定義個人的健康狀況。然而，許多化合物仍然未被鑒定，妨礙了得出相關(guān)生物化學(xué)結(jié)論。

在這篇文章中，F(xiàn)iehn Lab用基于HILIC-Q Exactive HF 質(zhì)譜和 C18-Q Exactive HF兩種非靶向代謝組學(xué)分析方法，檢測到的所有代謝物。檢測到9000多種代謝物，其中42%的化合物有MS/MS信息。采用標準品經(jīng)過精確質(zhì)量數(shù)、保留時間和二級信息鑒定了175種化合物。用一級和二級信息，鑒定到另外578個化合物。

² FAIMS方法的多重定量表征與優(yōu)化

在定量蛋白質(zhì)組學(xué)中，同位素標記法是提高蛋白組定量通量、精確度的有力技術(shù)。然而，定量的動態(tài)范圍和準確度可能會因標記肽段共隔離的限制，致使肽段釋放的報告離子被合并定量。通常采用在線或離線過濾的方式來減輕共隔離的干擾，但是往往會導(dǎo)致蛋白質(zhì)和肽段鑒定的缺失。為了解決這一問題，本文提出了一種高場非對稱波形離子遷移質(zhì)譜(FAIMS)方法，可以減少前體離子共流出、提高多重定量準確度和動態(tài)范圍。在不犧牲蛋白質(zhì)鑒定數(shù)量的前提下，FAIMS有力地提高了基于高分辨率MS²（HRMS²）和SPS-MS³的定量準確度。經(jīng)過進一步優(yōu)化條件，使FAIMS更加穩(wěn)健并提供參考方法，推動FAIMS進一步提升同位素標記定量的能力。

全新的Thermo Scientific™FAIMS Pro™接口

² 結(jié)合蛋白基因組與修飾蛋白組學(xué)研究，全面剖析結(jié)腸癌

蛋白基因組學(xué) (Proteogenomics) 是利用蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，尤其是高精度的串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)， 結(jié)合基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對基因組進行注釋。除此之外，蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)還能系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)特有的翻譯后修飾、可變剪接等信息。Orbitrap質(zhì)譜兼具高精度、高靈敏度和高穩(wěn)定性等優(yōu)勢，可為研究人員提供強有力的生物質(zhì)譜技術(shù)，已然成為蛋白基因組學(xué)研究不可或缺的一部分。

本項研究中，研究人員收集了110例結(jié)腸癌樣本。研究通過對來自110個結(jié)腸癌病人的腫瘤樣本、臨近正常組織（NATs）和血液樣本，進行蛋白質(zhì)組學(xué)、全外顯子測序、RNA-seq、miRNA-seq研究。為了進一步探究腫瘤和正常組織中的蛋白質(zhì)組差異，作者還結(jié)合TMT標記定量和磷酸化蛋白質(zhì)組分析，總結(jié)腫瘤的臨床和病理特征。研究證實，這些基因變異確實伴隨著蛋白質(zhì)組/磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)的變化。研究人員利用基因組、蛋白組和修飾組學(xué)相結(jié)合的分析策略，首次對結(jié)腸癌的蛋白基因組進行了全面的剖析，為結(jié)腸癌研究提供了新的研究思路。

隨著組學(xué)研究的不斷深入，質(zhì)譜技術(shù)，尤其是高分辨質(zhì)譜技術(shù)能夠助力頂jiPI在方法學(xué)研究、技術(shù)突破、精zhun醫(yī)療等各個領(lǐng)域取得新進展。Orbitrap自發(fā)明以來，有越來越多不斷探索技術(shù)極限的科學(xué)家，選擇Orbitrap成為研究之路上的伙伴；隨著時間的推移，正是越來越多科學(xué)家的認可，造就了Orbitrap如今組學(xué)研究領(lǐng)域金標準的地位，也成為PI創(chuàng)新研究的共同選擇。希望下個20年，Orbitrap能為科學(xué)家們帶來更具創(chuàng)新性、更突破極限的助力，一起攜手，讓世界更健康、更清潔、更安全。

本文內(nèi)容來自各PI Lab自有網(wǎng)站及PI近期文獻整理

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