「质」敬未来：Zoom 视角下的 Orbitrap Astral 质谱仪解锁生物宇宙的多重可能-1

 

更快的扫描速度：最高 270 Hz MS2 扫描

更高的灵敏度：新增 Bent trap pre-accumulation 预累积；新增 Low input 应用模式

更高的分辨率：100,000 分辨率

更宽的动态范围：eDR 模式实现五个数量级的谱图内动态范围

更灵活的方案：Hybrid DIA；增强的谱图处理方法；BioPharma 选项中，完整蛋白分析扩展至Astral MS2 采集

 

那性能提升带来的收益如何呢？

我们接着往下看。

两年前的 Astral质谱仪将蛋白组学通量拉升至8min，8000+ 蛋白质鉴定，实现一天 180 个样品分析（180SPD）。Astral zoom 进一步升级至 4.8 min，8000+ 蛋白质鉴定，实现一天 300 个样品分析（300SPD）（图1）。

图1，Orbitrap Astral 和 Orbitrap Astral Zoom 在 180 SPD 和300 SPD 时的蛋白组覆盖深度

提高整体分析的通量，就需要缩短每张扫描所需的时间，Orbitrap Astral Zoom 质谱仪加强了仪器控制，缩短了延迟时间（图2），有利于缩短单次扫描时间，提高通量。但如何在通量提高的同时保持蛋白组覆盖深度，就要提到 pre-accumulation 预累积的这个功能了。

图2，Orbitrap Astral Zoom 质谱仪扫描的时序图

为了充分利用扫描与扫描之间的间隔时间，Orbitrap Astral Zoom 质谱仪中新增了 Bent trap 的pre-accumulation 预累积，可并行进行离子累积，保持有效离子累积时间不损失，在通量提高的同时保持高的蛋白组覆盖深度。当然，方法设置是灵活的，也可以选择在扫描速度不变的情况下，提高有效离子累积时间，从而帮助蛋白组学覆盖深度的提高（图3）。

图3，Pre-accumulation 使用前后，扫描速度和有效离子累积时间的变化

除了上文提到的更高扫描速度及pre-accumulation预累积功能可有效提高分析覆盖度之外，Orbitrap Astral Zoom 质谱仪中新增了 Enhanced Dynamic Range (eDR) 模式，同样对此有助益。eDR模式下，质量范围被分成多个 wSIM 窗口，使用 multiplex 的方式获得两张后台子扫描并最终获得一张 Orbitrap 谱图。对比标准模式和 eDR 模式，由图 4 可知，eDR 模式下，原本低丰度的离子信噪比提升，所识别的谱峰数增加，从而实现单张谱图动态范围的有效提高。该模式适用于分析动态范围大的蛋白组样本，例如血浆样本，尤其是未处理的血浆。

图 4，未处理的血浆样本在标准模式和 eDR 模式下的 MS1 谱图

优化后，Orbitrap Astral Zoom 质谱仪分析未处理血浆样本所得的蛋白组覆盖深度得到了突破提升，24 SPD 时可鉴定约 1300 个蛋白，富集后的血浆样本 24 SPD 时可鉴定约 7500 个蛋白（图5）。

图 5， Orbitrap Astral Zoom 质谱仪分析未处理和富集血浆的蛋白组鉴定结果

当然，更深的覆盖度不止体现在蛋白组学应用领域，在小分子领域同样可观察到。Orbitrap Astral 平台中，可使用同时定性定量分析（simultaneous quantitation and discovery，SQUAD）方法，在一次进样中结合完成非靶标的定性流程（Orbitrap MS1，DDA Astral MS2）和靶标定量（Astral MS2）流程。在 NIST SRM 1950 血浆中掺入重标氨基酸进行 SQUAD 分析，由于仪器扫描速度和灵敏度的提升，定性流程中，Orbitrap Astral Zoom 的MS1 和 MS2 鉴定的化合物数目相比 Orbitrap Astral，分别提升了 36% 和 31%（图 6）。

图6，SQUAD 方法在不同平台分析 NIST SRM 1950 血浆所得的化合物鉴定数对比