近年来，分子互作仪市场涌现出很多新品牌、新产品参与市场竞争，技术多元化，“百花齐放”。目前国内外分子互作仪厂商已涌现近20余家，为帮助广大科研工作者了解前沿分子互作技术、增强业界相关人员之间的信息交流，同时也为用户提供更丰富的分子互作产品与技术解决方案，仪器信息网特别策划了《“百舸争流”，谁将成为下一代金标准？——分子互作技术与应用进展》专题。本期，我们特别邀请到布鲁克（北京）科技有限公司市场拓展经理李晨先生谈一谈布鲁克分子互作仪发展历程、创新技术以及他对未来市场的看法。仪器信息网：贵司在分子互作领域主推的仪器产品是什么？请您谈谈该产品的核心竞争力。李晨：在分子互作分析领域，布鲁克拥有一系列极具特色的表面等离子体共振仪（SPR）。在今年2月SLAS会议上，布鲁克隆重推出了一款革新性分子互作新品："Triceratops" SPR #64表面等离子体共振仪，它采用创新8通道流通池正交旋转式设计，不仅继承了先前产品特色优势，而且在灵活性和检测通量等方面实现了大幅提升。在生命科学、药物研发等研究领域，SPR技术凭借实时、非标记检测等优势已成为分子相互作用生物物理特性表征不可或缺的分析手段。然而，当前分子相互作用分析平台并非十全十美，尤其在实验灵活性和检测通量等方面仍存在一定限制，往往一个实验需要重复多次，严重影响了实验效率和项目进程。在与用户沟通交流时，他们经常提及希望能在一次实验中同时分析不同浓度的样品、使用不同种类的缓冲液、以及对多个不同靶标进行分析等，避免重复性操作。为解决上述难点与痛点，布鲁克在SPR产品设计中，特别针对灵活性和通量等方面进行了诸多技术革新。比如，借助于流体动力学隔离（ HI ）连续流微流控技术等技术，布鲁克SPR传感器的每一个检测点位都可以固定不同的靶标，并对不同样品进行独立分析，因此，在一次实验中可以实现如多候选药物对应多靶标的高通量筛选。另外，布鲁克SPR产品具有丰富灵活的检测点位（24-64个），帮助用户轻松应对不同应用的复杂实验设计，比如在一次实验中可以设置多个对照（如blank surface, capture molecule surface, active surface）、多个off-targets以及多个同工酶等。通过单针控制功能（INC），8个进样针既可独立操作，也可以协调运行，不但实现低通量和高通量分析的灵活转换，而且可以在一次实验中同时分析8种不同条件（浓度、pH等）的样品，仅需一次实验即可获得样品对于多靶标的完整动力学参数。此外，单针控制功能设计还能降低SPR芯片消耗，在单次分析中可以实现仅使用部分SPR芯片，从而增加SPR芯片的使用次数，帮助用户节省使用成本。仪器信息网：请介绍贵公司分子互作技术路线的发展历史。李晨：从2008年开始，布鲁克先后推出了一系列不同通量的SPR产品，比如SPR-2、SPR-4等。随后，布鲁克不断攻坚和研发高通量SPR产品，并于2020年先后推出了SPR-24 Pro和SPR-32 Pro两款产品，分别为24个检测点位和32个检测点位，每天可分析的分子间相互作用力高达8800个和13200个（扣除对照）。凭借出色的性能表现和优异的使用体验，该SPR Pro系列获得了广大科研工作者及制药企业用户的认可，包括罗氏、辉瑞、葛兰素史克、赛诺菲、苏黎世联邦理工学院、Max Planck研究所等众多国内外知名的研究所及药企，帮助用户取得了一系列突破性的成果。今年2月新推出的"Triceratops" SPR #64系统，将高灵敏度的检测与卓越的微流控性能相结合，通过创新8通道流通池正交旋转设计，实现对64个传感器检测点位的同时检测，进一步突破了以往SPR系统的瓶颈，每天可分析高达30000+个分子间相互作用力（扣除对照）。SPR #64具有出色的信噪比和宽泛的动态范围，既能够确保对小分子相互作用进行稳健的测量，又能确保在大分子、高密度靶标表面或RI缓冲液时进行准确的分析。目前SPR仪器的清洁程序是单独的操作，需要用户手动干预。布鲁克SPR #64通过其独特的双棱镜传感器自动完成这项任务，将样品分析和清洁维护双重任务合并在同一个耗材中，从而有效提高生产效率和易用性。布鲁克 SPR #64 表面等离子共振仪自SPR #64新品正式上市以来，陆续受到全球各地用户们好评，比如，美国犹他州盐湖城Biosensor Tools LLC公司总监David Myszka博士曾表示：“这款新型SPR #64仪器系统，提供了灵活性、灵敏度以及高通量的黄金组合，彻底改变了以往繁琐的耦合化学测试以及表面密度测定过程。得益于8个独立通道的设计，我们可以在单次实验中同步探索多种条件组合并找到最佳实验条件。想象一下，在SPR #64的帮助下，研究者只需进行一次实验就能得到精准且理想的实验数据，这样的体验无疑令任何科研工作者都倍感满意与欣喜。”德国莱比锡弗劳恩霍夫细胞治疗与免疫学研究所药物设计与靶标验证部门生物分析组组长Martin Kleinschmidt博士表示：“在与布鲁克公司的合作中，我测试了他们的新型表面等离子体共振仪SPR #64。我们成功地分析了针对于8个不同靶标的1000多个含抗体样本，在获得稳定数据结果的同时，较以往SPR系统大幅节省了分析时间。这款新的'Triceratops' SPR #64系统显著提升了分析通量。”仪器信息网：贵公司分子互作仪主要应用在哪些领域？ 李晨：布鲁克SPR拥有非常广阔的应用范围，比如药物筛选、结合分析（动力学和稳态）、特异性和选择性分析、热力学、蛋白质定量、作用模式研究、基于不同条件的结合作用（例如，基于不同pH 条件的结合）、表位表征（例如，表位分组）等。同时，布鲁克的高灵敏度SPR技术，能够分析低浓度样品及弱相互作用，支持从小分子到大分子等不同的分子类型，如小分子、寡核苷酸、大环化合物、多肽、蛋白质、脂质体和类病毒颗粒等。除了生命科学研究及药物研发等主要应用领域外，我们也在不断与不同领域的客户合作，探索SPR新的应用领域及方向。仪器信息网：您如何看待分子互作仪市场及发展前景？李晨：对于分子互作仪市场，我们看到近几年仪器在高通量、自动化、技术融合等方面不断发展，未来随着技术的不断创新，也将促使这一市场持续增长。布鲁克除了在SPR高通量及灵活性上不断创新以外，在实验室自动化、数智化，以及提升用户交互体验等方面也在不断创新。比如，SPR #64系统配备内置触摸屏，可实现即时访问与可视化操控，确保用户可直接与仪器进行快速交互。同时，该设备可通过其专属API实现直接控制，或使用可选的外部机械臂实现完全自动化操作。并且，SPR #64软件从数据采集到最终报告的每一个阶段，都实现了高性能、灵活性和易用性的整合，每个模块的设计均直观易懂，并针对重点应用领域，如SPR亲和力与动力学测定、热力学分析及表位表征等提供向导式流程指引。同时，得益于布鲁克丰富的产品线，我们可以将SPR与其它类型的仪器（如质谱等）进行整合，从而衍生出不同的工作流程，进一步丰富数据维度，并提升用户的工作效率。李晨 布鲁克（北京）科技有限公司质谱中国区市场拓展经理李晨，博士毕业于北京大学药学院。曾参与完成国家自然科学基金、国家十一五科技支撑计划、国家973、重大新药创制等多个项目。在多家著名跨国科学仪器公司历任应用经理、产品经理、垂直市场经理等职位，开发了包括制药、多组学、食品环境、临床法医等多领域的解决方案，推动前沿分析技术在各研究及应用市场的发展，并与客户合作完成多篇高水平文章及标准。现任布鲁克（北京）科技有限公司质谱中国区市场拓展经理。欢迎投稿！投稿文章将在《分子互作技术与应用进展》专题展示并在仪器信息网相关渠道推广。投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13331136682（同微信）。

听用户真实评价，晓新品技术进展！【评新而论】第6期，是曾获“3i奖-2022年度科学仪器行业优秀新品”的布鲁克 timsTOF MALDI PharmaPulse®。本次分享来自合成生物学CRO龙头企业Ginkgo Bioworks对该仪器产品的评价。  评"新"而论区 用户单位：Ginkgo Bioworks（著名合成生物学CRO）评论：“我们的平台设计需要对成千上万的酶反应进行筛选，以期获得高于市面上平台10倍以上的工作效率。借助于timsTOF MALDI PharmaPulse®卓越的超高通量筛选速度，极大提高了我们的工作效率。”  仪器新品区布鲁克 timsTOF MALDI PharmaPulse|查看报价参数产品介绍timsTOF MALDI PharmaPulse® (MPP)质谱仪，结合了MALDI的超快分析速度，TIMS离子淌度在气相中的超快分离，以及TOF飞行时间质谱的高分辨率与高准确性，在超高通量速度下带来药物发现的全新深度视野。高阶timsTOF MPP模式，可以进一步提高分析方法的专属性，从而为药物高通量及超高通量筛选的广泛应用提供更多可能性，比如基于生化及细胞的分析、细胞摄取分析、结合分析等。另外，timsTOF MPP可以提供碰撞截面积（CCS）值信息，能够对高通量化学合成的合成产物实现近实时的确证。为药物高通量筛选流程专门设计的配套MALDI PharmaPulse® 2023 软件，能够满足药物早期发现 HTS 应用的广泛需求。软件界面简单易用，结合 TIMS 和 MS/MS 的灵活多样的 timsTOF MPP 操作模式，方法设置简单，易于执行。MPP 2023 提供的自动化界面能够使HTS与不同供应商的自动化调度软件协同工作。此外，MPP 2023 可将数据和结果直接传输到第三方下游分析软件，比如 Genedata Screener®。产品特点快速稳健：timsTOF MALDI PharmaPulse®能够实现真正的超高通量筛选，采样速度可高达3孔/秒，并且MALDI源经久耐用。TIMS加持：timsTOF MPP 创新地将离子淌度这一新的维度引入到药物高通量筛选中，捕集离子淌度在实现超快分离的同时，能提供精确的CCS值。高选择性：卓越HTS数据，源于TIMS对于同重素及异构体的分离能力，以及高分辨率、高准确度、高灵敏度的QTOF质谱。灵活多能：卓越性能满足广泛的高通量应用需求，跨越高通量定量到近实时化学合成高通量筛选。————————————————————仪器信息网已于2023年举办过“第一届合成生物学技术及应用进展”网络会议，点击查看视频回放。欢迎推荐或自荐合成生物学相关主题报告，也欢迎仪器厂商提前预定赞助。请联系chensh@instrument.com.cn预测优秀新品奖奖项得主，最高赢取百元京东卡https://www.instrument.com.cn/news/20240329/711334.shtml“3i奖-2023年度科学仪器行业优秀新品奖”揭晓倒计时！结果将于ACCSI2024中国科学仪器发展年会现场揭晓并颁发证书。时间：4月17-19日地点：苏州狮山国际会议中心注册报名：https://www.instrument.com.cn/accsi/2024?utm_source=yxxpyc 日常新品申报入口 ↓↓↓https://www.instrument.com.cn/Members/NewProduct/NewProduct

近期，浙江大学化学系方群教授团队在国际权威期刊《Nature Communications》上发表了题为“Pick-up single-cell proteomic analysis for quantifying up to 3000 proteins in a Mammalian cell”的研究成果，创新性地提出了PiSPA（Pick-up Single-cell Proteomic Analysis）技术用于单细胞蛋白组分析。该工作流程利用纳升级微流控液滴操控机器人，可以实现单细胞精准捕获、样本前处理以及自动进样，利用布鲁克tims TOF Pro质谱仪在单个哺乳动物细胞内实现了超过3000种蛋白的定量深度。作者通过此项技术对三种不同的哺乳动物细胞（HeLa、A549和U2OS细胞）进行单细胞蛋白质组学研究，以及研究了HeLa细胞在迁移过程中的细胞异质性，均展现了超高的定量分析深度。PiSPA平台的单细胞捕获过程是基于SODA（Sequential Operation Droplet Array）技术开发的微流控液体处理系统，可在“点取式”操作模式下实现自动化纳升级单细胞分选，并且能够基于细胞的明场形态特征或是标记的荧光信号灵活地选择单细胞，具有很高的捕获成功率和指向性。此外，研究人员将商品化的锥形底部内插管改造成阵列化的纳升级微反应器，兼容后续的液相色谱自动进样，可大大提高整个工作流程的可操作性、可靠性和成功率。PiSPA平台可自动完成单细胞捕获、样品前处理、色谱分离、质谱检测等一系列操作，最大程度降低样品的损失。研究人员利用PiSPA工作流程，对多种哺乳动物单细胞实现了深度覆盖的定量分析。采用优化的胰蛋白酶/蛋白比例和色谱梯度，分别通过DDA和DIA扫描模式对A549、HeLa和U2OS三种细胞进行单细胞蛋白组分析，所有质谱数据均使用布鲁克4D蛋白质组学平台——timsTOF Pro进行采集。布鲁克独特的捕集离子淌度技术（TIMS）带了额外一维离子淌度信息，可大大降低样品分析复杂度，极大提高峰容量和分析物鉴定可靠性，最新一代平行累积连续碎裂技术（PASEF®）可以实现极高的二级扫描速度和灵敏度，只需要很少量样本就可以达到组学鉴定新深度。在本研究中，timsTOF Pro更是展示了探索单细胞蛋白质组学的能力，在DIA扫描模式下，利用DIA-NN（MBR算法）进行library-free数据检索，可在A549、HeLa和U2OS三种细胞的单细胞样本中，分别平均定量到3008、2926和2259种蛋白质，展现了PiSPA平台在单细胞蛋白组定量分析中的覆盖深度；此外，有2869、2772和1889种蛋白质在至少80%的A549、HeLa和U2OS单细胞样本中被重复定量到，说明了PiSPA平台有很高的重复性和可靠性。为了证明PiSPA平台的实际应用价值，研究人员分析了迁移过程中HeLa单细胞的蛋白质组表达情况。通过细胞划痕实验，选取有明显迁移（n=46）和未发生迁移（n=43）的HeLa单细胞进行定量分析。采用DIA扫描模式，分别平均鉴定到了2544和2893种蛋白质，后续生物信息学分析发现Cdc42、Rac1和RhoA等蛋白在发生迁移的HeLa细胞中发生显著上调，揭示了迁移过程中的焦点粘附和肌动蛋白骨架调节通路发生激活，说明了PiSPA可以作为细胞迁移研究和抗癌药物靶点研究的有效工具。PiSPA工作流程包含了高精度的液体操控、单细胞的精确前处理，结合布鲁克先进的液相色谱-捕集离子淌度谱-四极杆飞行时间质谱仪（LC-TIMS-QTOF MS）进行蛋白质组分析，突破了传统质谱分析在单细胞蛋白组研究领域的技术瓶颈，实现在单个哺乳动物细胞中定量超过3000种蛋白，重新定义了单细胞蛋白质组学分析。这项成果也再次向我们证明了单细胞蛋白质组学在疾病诊断和预防、药物开发、癌症基因组学等精准医学研究中的应用潜力。参考文献：1. Wang Y, Guan ZY, Shi SW, et al. Pick-up single-cell proteomic analysis for quantifying up to 3000 proteins in a Mammalian cell. Nat Commun. 2024;15(1):1279.2. Meier F, Brunner AD, Koch S, et al. Online Parallel Accumulation-Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer. Mol Cell Proteomics. 2018;17(12):2534-2545.3. Meier F, Brunner AD, Frank M, et al. diaPASEF: parallel accumulation-serial fragmentation combined with data-independent acquisition. Nat Methods. 2020;17(12):1229-1236.

2024年2月5日美国马萨诸塞州波士顿——在SLAS2024国际会议暨展览会上布鲁克公司（Nasdaq:BRKR）重磅推出突破性新品—— "Triceratops" SPR #64表面等离子体共振仪（Surface Plasmon Resonance, SPR）。SPR #64系统从底层开始设计，旨在通过提高SPR检测通量、增强灵敏度和数据质量来加速药物发现。在现代药物发现中，SPR以其实时、非标记检测的优势，已经是分子相互作用生物物理特性表征不可或缺的分析手段。布鲁克 SPR #64 表面等离子共振仪"Triceratops" SPR #64系统将超高灵敏度的检测技术与卓越的微流控性能相结合，通过8通道流通池正交旋转设计，实现对64个传感器检测点位的同时检测。这一巧妙的设计进一步突破了以往SPR系统的瓶颈，加速了药物筛选、动力学、表位表征、条件探索、浓度分析和热力学等方面的研究。借助"Triceratops" SPR #64系统，布鲁克如今能够向药物发现客户提供行业领先的高通量解决方案，并确保优异的数据质量标准。SPR #64系统配备内置触摸屏，可实现即时访问与可视化操控，确保用户可直接与仪器进行快速交互。同时，该设备可通过其专属API实现直接控制，或使用可选的外部机械臂实现完全自动化操作。这在基于SPR技术的生物制药研究领域，标志着达到了新的便捷性与智能化的里程碑。SPR #64软件从数据采集到最终报告的每一个阶段都实现了高性能、灵活性和易用性的完美整合，每个模块的设计均直观易懂，并针对重点应用领域，如SPR亲和力与动力学测定、热力学分析及表位表征等提供向导式流程指引。SPR #64 微流控系统示意图美国犹他州盐湖城Biosensor Tools LLC公司总监David Myszka博士表示：“能与布鲁克公司的工程师们合作设计这款新型SPR #64仪器，我感到非常激动。'Triceratops'系统提供了灵活性、灵敏度以及通量的完美组合，彻底改变了以往繁琐的耦合化学测试以及表面密度测定过程。得益于8个独立通道的设计，我们可以在单次实验中同步探索多种条件组合并找到最佳实验条件。想象一下，在SPR #64的帮助下，研究者只需进行一次实验就能得到精准且理想的实验数据，这样的体验无疑令任何科研工作者都倍感满意与欣喜。”德国莱比锡弗劳恩霍夫细胞治疗与免疫学研究所药物设计与靶标验证部门生物分析组组长Martin Kleinschmidt博士表示：“在与布鲁克公司的合作中，我测试了他们的新型表面等离子体共振仪SPR #64。我们成功地分析了针对于8个不同靶标的1000多个含抗体样本，在获得稳定数据结果的同时，较以往SPR系统大幅节省了分析时间。这款新的'Triceratops' SPR #64系统显著提升了分析通量。”布鲁克·道尔顿公司生物制药非标记技术副总裁Meike Hamester博士总结道：“我们的新款高端SPR药物发现系统——'Triceratops' SPR #64，与我们现有的SPR-24 Pro和SPR-32 Pro系统完美搭配，能够满足任何通量需求。”想要了解更多详细信息，请点击查看：布鲁克 SPR #64 表面等离子共振仪———————————————————————————————————“3i奖-2023年度科学仪器行业优秀新品奖”最终获奖结果将于ACCSI2024中国科学仪器发展年会现场揭晓并颁发证书。时间：4月17-19日地点：苏州狮山国际会议中心报名点击链接或扫码：https://www.instrument.com.cn/accsi/2024/index 日常新品申报入口 ↓↓↓https://www.instrument.com.cn/Members/NewProduct/NewProduct

      · Novor V2.0软件采用了一种针对HLA肽段优化的先进机器学习算法，能从从头测序的多肽中发掘免疫肽段信息，并进一步提升鉴定水平　　· TwinScapeTM结合iRTTM标准多肽的数字化监测技术智能反馈功能确保timsTOF最高性能 – 远远超出“正常运行时间”　　· 新型glyco-PASEF®方法用于超高灵敏度4D糖肽分析　　· Spectronaut® 18软件现在已向Bruker ProteoScapeTM用户全面开放　　· Biognosys推出高通量ENRICHMENT血浆蛋白质组学，可以实现约55,000条肽段对应4500种蛋白质大规模定量分析（1% FDR）　　· PreOmics®蛋白质组学样本前处理工具BeatBox®，可实现更高效快速的细胞裂解和FFPE/FF组织均质化　　      2024年3月11日，在美国俄勒冈州波特兰举办的第20届美国人类蛋白质组学会议（以下简称“US HUPO”）上，布鲁克（纳斯达克股票代码：BRKR）发布了其在免疫肽组学、糖蛋白质组学和其他4D-蛋白质组学工作流程方面的最新进展。布鲁克在高深度、大规模蛋白质组学、糖组学和多肽组学研究解决方案中的最新进展，与其他领先的生命科学工具相辅相成，为后基因组时代提供了支持。这些工具不仅促进了分子和细胞生物学的研究，还为理解疾病生物学提供了重要视角，并为下一代分子诊断和药物发现中的生物标志物研究奠定了基础。       US HUPO会议更新技术进展包括：升级的机器学习从头测序软件 (Novor V2.0)、一款新型高性能数字监测软件 (TwinScape)、用于高灵敏度糖肽分析的glyco-PASEF新方法、以及为Bruker ProteoScape用户提供Spectronaut 18访问权限。ProteoScape是一款基于GPU的用于实时4D-蛋白质组学数据分析软件，目前支持通过Biognosys进行directDIA®分析。A. 推进癌症免疫治疗研究图：布鲁克免疫肽组学工作流程（图：Business Wire)　　 布鲁克利用新软件Novor v2.0提升timsTOF HT和timsTOF Ultra系统用于从头测序免疫肽组学分析性能。这款软件是与Rapid Novor Inc. 合作开发的，通过利用超过140万张谱图训练集，这些谱图映射到超过15万条HLA肽段，可以用于研究从临床活检获取的微量样本。　　 德国图宾根大学多肽免疫学教授兼转化免疫学医学主任Juliane Walz博士评论道：“我们的研究重点是免疫学领域，以及针对肿瘤和传染病的新型多肽免疫疗法的开发。布鲁克将捕集离子淌度（TIMS）与飞行时间（TOF）质谱相结合，使其能够快速灵敏地检测HLA肽段。基于此项技术，我们已经将良性参考免疫肽数据库扩展到超过15万条HLA多肽。这使得我们能够高置信度地鉴定肿瘤相关抗原，以加快免疫疗法的发展。”B.使用TwinScape实现timsTOF最佳性能　　 TwinScape是一种新型数字化性能监测和质量控制引擎，能够利用iRT标准多肽来确保样品制备和LC-MS的使用过程中的最佳性能。在后基因组时代的协同多组学研究中，覆盖深度、稳健性和可扩展定量的结合尤为重要。而TwinScape使更大规模的对照研究和有效的跨实验室可比性成为了可能。　　 西奈健康研究中心副负责人、卢南菲尔德-塔南鲍姆研究所所长、加拿大多伦多大学分子遗传学教授Anne-Claude Gingras表示：“我们蛋白质组学仪器平台会支持各种不同项目，确保仪器拥有最佳性能并且始终了解其动态将显得至关重要。布鲁克ProteoScape、TwinScape和Biognosys iRT试剂盒的组合已成为我们监测仪器不可或缺的一部分，它们确保我们的一切工作按照最高标准运行。特别是TwinScape，它非常适合对质量控制和系统性能进行长时间观察，对于确定样品、LC或MS是否存在问题特别有用。”C. 新型glyco-PASEF方法用于超高灵敏度4D-糖肽分析　　 布鲁克展示了与乌得勒支大学Heck团队合作开发的具有选定目标离子区域功能的新型timsTOF glyco-PASEF方法。同时，还推出了与拉德堡德大学的Van Gool团队合作开发的GlycoScape软件，以及密歇根大学Nesvizhskii 团队开发的MSFragger-Glyco软件。　　 乌得勒支大学化学和药物科学教授、荷兰蛋白质组学中心科学主任Albert Heck博士指出：“我们很高兴能够利用timsTOF平台的独特优势在糖蛋白组学领域取得了开创性成果，现在我们已经将这一技术转化为glyco-PASEF方法进行糖生物学研究。”　　 目前，布鲁克提供用于早期测试的GlycoScape™ 实时糖蛋白组学软件，该软件由拉德堡德大学的Alain van Gool团队开发。　　 此外，布鲁克还宣布 MSFragger-Glyco软件现已支持 timsTOF 数据。密歇根大学计算医学、生物信息学和病理学教授、MSFragger的创始人Alexey Nesvizhskii博士表示：“我的团队对MSFragger 在超快搜索（包括翻译后修饰肽的鉴定）方面的受欢迎程度感到满意。我们的软件完全支持PASEF数据解析，我们也很高兴布鲁克会随着timsTOF仪器提供这个软件。这一认可证明了我们的工具对timsTOF生成的蛋白质组学数据具有广泛适用性。”D. dia-PASEF® 软件升级　　 Bruker ProteoScape的最新版本引入了Spectronaut 18 模块，基于GPU分析获取实时检索结果，其中包括无需数据库搜索的directDIA。此外，Bruker ProteoScape现在还将TIMS DIA-NN软件升级到3.0版，提高了定量分析的准确性。关于布鲁克公司　　布鲁克（纳斯达克股票代码：BRKR）致力于赋能科学家实现突破性的后基因组发现并开发新的应用以提高人类生活质量。布鲁克的高性能科研仪器和高价值分析与诊断解决方案使科学家能够在分子、细胞乃至微观层面探索生命和材料的奥秘。凭借与客户的紧密合作，布鲁克推动着后基因组生命科学领域分子与细胞生物学研究、应用与制药、显微镜与纳米分析技术以及工业应用领域的创新与生产效率提高，并创造了诸多客户成功案例。布鲁克提供了一系列差异化且极具价值的生命科学与诊断系统及解决方案，广泛覆盖临床影像学、临床表型组学研究、蛋白质组学与多组学分析、空间与单细胞生物学、功能结构生物学与凝聚态生物学以及临床微生物学和分子诊断等多个领域。欲获取更多信息，请访问布鲁克官方网站：www.bruker.com。

1前言细胞是疾病的基础，组织的质谱分析为了解细胞内发生的变化提供了最直接、最灵敏的途径。常见的LC-MS组学分析技术需要先将样本做匀浆处理，然而，样本被匀浆后检测，会丢失待测分子的空间位置信息。质谱成像是一种原位分析技术，它可以直接从组织中获得上千种分子的空间分布信息。为了弥补组织匀浆法的不足，布鲁克公司综合上述技术的优势，率先推出了SpatialOMx®深度空间组学实验方案。首先借助 timsTOF fleX质谱仪的MALDI成像功能来识别并定位组织切片中的特定区域（ROI），再针对该区域、通过timsTOF fleX连接UPLC进行更加深入的4D-组学表征。图1展示了SpatialOMx®的工作流程示意图。2实验方法制备冷冻的大鼠鼠脑组织切片（厚度10μm），附着到IntelliSlides®导电载玻片上，然后喷涂DHAP基质。通过布鲁克timsTOF fleX质谱仪以50μm的空间分辨率，在正离子模式下对鼠脑样本进行MALDI质谱成像数据采集。SCiLS™ Lab 2023a和MetaboScape® 2023a软件分别用于成像数据的统计分析和分子注释。首先，成像数据通过SCiLS™Lab 2023a软件进行无监督的统计分析—空间聚类分析，划分为不同的区域，此次实验划分为两个区域（图2B），用于后续的组学实验。结合上述的区域划分结果，从一片连续的脑切片沿着边界进行切割、分别获取了图2B中两个区域所对应的组织。分别对两部分组织进行脂质分子提取：由400µL叔甲基丁基、80µL甲醇和200µL超纯水组成的提取缓冲液进行提取；涡旋，超声处理10min；3000rpm离心10min，取200µL上清液；然后用真空干燥器干燥约10min；最后用9:1的甲醇：二氯甲烷的混合溶液进行重悬。LC-MS分析实验条件：Intensity solo2 C18色谱柱（100x2.1mm），流动相A（乙腈:水:1M甲酸铵=600:390:10，添加0.1%甲酸），流动相B（异丙醛:乙腈:1M甲酸铵=900:90:10，添加0.1%甲酸），进样10µL。质控是通过对整片脑组织切片进行提取、处理，上样不同的体积，以此来确定各种脂质种类的检测限。3实验结果与讨论SCiLS Lab 2023a对大鼠鼠脑的成像数据进行空间聚类分析，可以划分成蓝色和黄色两个区域，如图2B所示，分别对应脑灰质和脑白质。将蓝色和黄色的区域分别切割下来，提取脂质后分别进行LC-MS/MS组学分析，获取了精确质量数、MS/MS以及碰撞截面积（CCS）值等信息，并通过MetaboScape 2023a软件进行了feature提取和分子信息标注。一共提取并标注了600个特征峰，对其中的11个脂质类别中的约100种脂质，采用Rule-based Lipid Annotations进行脂质注释，注释结果如图3所示。针对目标分子采集二级质谱数据，将获得的MS/MS谱图与NIST 2020 MS/MS数据库进行比对，以HexCer 18:1;O2/24:1为例，比对结果如图4所示。实验总共进样22次，包括5次空白对照，5次质控，以及从连续切片的脑组织中经过切割分别获得的两组组织样本（蓝色区域和黄色区域），每组各做了3次平行实验。结果如图5所示，左图为每个样本单独进样的峰强度值，右图为空白对照、质控、蓝色区域和黄色区域样本间的组别分析。通过MALDI质谱成像获得的HexCer 18:1;O2/24:1的空间分布图像如图6所示，HexCer 18:1;O2/24:1主要分布在脑白质区域。该结果与图5中经过LC-MS/MS组学分析所获得的含量趋势是一致的。通过MALDI质谱成像获得的HexCer 18:1;O2/24:1的空间分布图像如图6所示，HexCer 18:1;O2/24:1主要分布在脑白质区域。该结果与图5中经过LC-MS/MS组学分析所获得的含量趋势是一致的。4结论布鲁克的timsTOF fleX质谱仪同时具备MALDI成像功能和LC-MS/MS组学分析功能，可以在同一台仪器上实现空间组学工作流程中的两大核心步骤。本文以大鼠鼠脑作为实验样本，通过MALDI成像实验，在空间上指导发现特定目标区域，并针对该区域进行深度4D-组学分析；配合SCiLS Lab和MetaboScape软件的使用，实现了生物分子的多维度、全景式空间信息表征。

利用质谱法进行非靶向代谢组学分析，对于新的小分子代谢物的发现来说，是一种强有力的手段。测定碰撞截面（Collision Cross Section, CCS）已被证明能够多角度提升对小分子的注释和鉴定准确性。然而，现有的公开CCS数据库尚未完全覆盖小分子化学结构。在与《Technology Networks》助理编辑Kate Robinson专访中，布鲁克生命科学质谱生物信息学软件研发总监Heiko Neuweger阐述了准确注释和鉴定目标化合物的重要性，以及将CCS信息整合进分析工作流程中的优势和CCS Predict Pro软件的优点。为什么在代谢组学中对目标化合物进行注释和鉴定很重要代谢组学研究者深知化学结构的复杂性，特别是在小分子代谢物的研究领域。在分析如天然产物、微生物代谢物或脂质等复杂样品时，我们面对的是极大的结构多样性，而这种多样性常常因同分异构体和同重素而变得更复杂。不管是在探索具有生物活性的代谢产物以促进药物发现，还是揭示与疾病状态相关的代谢路径，对代谢物进行准确鉴定对于发现、定量及多组学分析结果都至关重要。CCS Predict Pro 如何预测代谢物的碰撞截面（CCS）CCS Predict Pro是一个易于使用的机器学习（ML）模型，经过精确训练并在数千种已知化合物的timsCCS实验值上得到验证。目前，布鲁克公司非靶向代谢组学数据分析软件MetaboScape®内置了两种CCS Predict Pro模型，一种专门用于脂质分子CCS值预测，另一种适用于小分子代谢物CCS值，两者均支持正负模式数据处理。CCS预测功能可自动适用于任何具有2D结构信息的谱库（如MetaboBase、NIST）或用户自定义列表。这意味着用户可以使用化学式、InChI或SMILES来预测任何一系列分子的CCS值，并将这些值应用于整个特征列表。若某一特征与预测的CCS值相匹配，该CCS值将被用于注释质量评分中，显示预测值与实验值之间的偏差大小。这个算法对CCS的预测有多准确CCS-Predict Pro是目前表现最优的CCS预测算法之一。DeepCCS和AllCCS2等ML模型是最近发布的类似算法。ML模型的一个主要优势是可以通过不断添加更多的训练数据来一进步提升。CCS-Predict Pro 2024作为最新版本在预测准确性上取得了进一步提升，与实验室实测值相比，其CCS值误差值可低于1%。这个软件的潜在应用是什么在非靶向代谢组学或脂质组学工作流程中，CCS-Predict Pro 2024是一款强大的工具，可用于辅助鉴定化合物。许多代谢物可能没有实测的CCS值用于比较，例如，新型天然产物次生代谢产物、药物代谢产物、经人体或微生物代谢作用改变的异源物，或碳链长度和双键位置不同的脂质。同分异构体通常难以通过色谱技术分离，而且色谱峰可能因色谱柱或者流动相的不同而发生偏移。同分异构体大多具有非常相似的MS/MS碎片信息，易导致错误的注释。通过测量CCS值并使用CCS-Predict Pro算法进行CCS值预测，结合现有谱库或用户自建列表库，我们能够更迅速、准确地获得代谢物和脂质分子高置信度注释结果。将CCS信息整合到代谢组学工作流程中的优势是什么与保留时间不同，CCS值是分子在气相中的固有物理性质，它在非靶向代谢组学和脂质组学工作流程中是重要的正交测量手段，用于化合物鉴定。 timsTOF仪器可以通过简单的校准直接测量迁移率(1/K0) ，因此CCS值是准确且可重复的。液质联用（LC-MS）中额外增加CCS维度，不仅提供了准确的质量数、同位素模式、MS/MS和保留时间等信息，还为代谢组或脂质组的注释提供了深入、有价值的度量指标。数据分析常常是代谢组学研究中最具挑战性的部分，我们都期望能够尽快得到结果。CCS-Predict Pro的开发目的是提供一个自动化且高度可靠的工作流程，为非靶向代谢物和脂质的鉴定提供进一步的准确性。

核酸药物，是继第一代小分子药物，第二代抗体与蛋白药物后，被称为“第三代药物之星”的药物。其中合成寡核苷酸类，作为治疗多种类型疾病的活性药物成分（active pharmaceutical ingredients, API），日益受到人们的关注。但是，目前寡核苷酸类药物种类繁多，性质多样，如ASO，siRNA，micro-RNA等。而且合成步骤繁琐，通常合成25个碱基的序列，甚至需要超过100步的化学反应来进行。因此对寡核苷酸类药物进行质量控制，不但需要对主产品的序列准确度、纯度等进行分析，也需要对在合成过程中可能产生的多样副产物/杂质等进行分析。布鲁克在核酸药物杂质分析领域拥有完整的解决方案。该解决方案结合了超高效液相色谱（UHPLC），TIMS离子淌度高分辨质谱或QTOF高分辨质谱，以及Biopharma Compass合规软件等，在提供丰富核酸药物信息的同时，采用Biopharma Compass软件套装中的OligoQuest软件多样流程，可以多维定性定量核酸药物的预期及非预期杂质。以24 mer经甲基化修饰的寡核苷酸实际样品为例（为书写简便，后文中其序列组成以a、c、g、u简写），我们来看如何利用OligoQuest软件进行寡核苷酸类药物的质量控制。一主产物分析通过OligoQuest autoMSMS流程，软件会自动给出主产物及预期副产物等的鉴定匹配结果，如分子量、质量精度、相对峰面积百分比、保留时间、序列覆盖度、MSMS匹配得分等信息（如下图）。通过LC-UV/MS谱图，软件可自动给出主产物及副产物的相对峰面积百分比。如下图，9.28 min的主产物相对峰面积百分比是93.4%，而其它副产物相对峰面积百分比为0.7%-2.5%。通过软件的同位素匹配功能（如下图），可将主产物的实测同位素分布与理论同位素分布，进行重合比对确证，并且也有助于观察是否发生C/U互换等。对于序列确证，软件可以从5‘端（红色块）和3’端（蓝色块），在单核苷酸等水平，进行核酸序列的多维确证，相应的质量精度（ppm）在色块上直接进行了注释。对于红色或蓝色块，软件会依据相应的信号强度，以热图形式呈现不同深浅，从而引导用户对较弱的离子信息进行进一步确证。相应每一个相关的MS/MS信息，都可以通过交互界面，查看原始谱图与理论谱图的对比（如下图示例，红色为理论预测，蓝色为实测谱图）。与此同时，还可以在软件中设置多质量属性监控MAM模块，快速对样品进行质控。如下图，通过设置质量精度、序列覆盖度等5种质量属性，软件通过“红绿灯”形式快速告知相关质量属性是否通过测试。二副产物分析1. 预期副产物分析通过OligoQuest autoMSMS流程，设置主产物序列信息（5OH c a c g c g u g c u u u u g c a c g g c g u g c 3OH），及可能发生的变异，如碱基缺失（-c），碱基增加（+g），碱基互换（a/g、a/c、u/c等），软件自动找出如下副产物：mod3-c1、mod3+g1、mod3>> [a,g]16、mod3>>[u,c]、mod3>>[a,c]2。对于有多种序列可能性的副产物，通过软件的序列确证功能可进行快速指认。如下图，对于发生a/g和a/c碱基互换的2个副产物，通过序列匹配度，可将其指认为a16g和a2c。2. 非预期副产物分析在对-c1的副产物分析时，发现有一个变异体仅相差1 Da，并且在UHPLC上共洗脱，autoMSMS数据难以获得足够的序列信息对其确证（下图A）。通过OligoQuest targetedMSMS流程，对这两个副产物进行分析，获得匹配度更好的序列信息，从而可指认出-c1的副产物（下图B），以及在-c1副产物基础上进一步发生u/c互换的变异体mod3-c1,u9c（下图C）。通过高准确度的同位素信息，我们还可以得出共洗脱色谱峰中两种副产物的比例：mod3-c1 22%，mod3-c1,u9c 78%。由此可见，通过OligoQuest软件中autoMSMS和targetedMSMS流程，可对核酸药物主产物、预期及非预期副产物进行准确的定性定量分析。targetedMSMS流程不但能增加序列分析的深度，也可以表征发生多步变异的副产物，从而帮助用户更加全面的掌握样品中副产物/杂质的信息。

‍正如基因组学和蛋白质组学给转化研究带来了非常积极的推动作用一样，糖组学也带来了同样的前景，特别是在免疫学和病理学领域。众所周知，N-糖基化能促进蛋白质折叠、蛋白质运输以及信号转导。另一方面，已证明N-糖分子在癌症、免疫疾病和神经退行性疾病等疾病状态下会发生相应的改变。因此，它们是非常值得关注的疾病标志物，可以为临床医生提供帮助，加速疾病诊断。在本文的示例中，我们展示了MALDI成像能够揭示组织类型内和跨组织类型病理特征所对应的空间聚糖谱。具有特定分子结构的聚糖在肝肿瘤、肝间质、乳腺肿瘤或乳腺间质中更丰富，而其他聚糖分子在不同类型的肿瘤中同时呈现异常的空间表达，为肿瘤微环境提供了更通用的分子标记。该示例显示了在糖组学这个新兴领域中，有大量的、与疾病病理状态密切相关的生物信息正等待进一步的发掘。实验方法        a) FFPE组织样本抗原修复首先，对附着在 IntelliSlides® 导电玻片上的FFPE 组织进行脱蜡，60°C 孵育 1 h，然后依次浸泡在新鲜的二甲苯（3 min，2x）、100% 乙醇（1 min）、Carnoy溶液（3 min，2x）、95%乙醇（1 min）、70% 乙醇（1 min）和 HPLC 级超纯水（3 min，2x）。干燥后，将组织在柠康酸缓冲液（pH=3）中加压加热（95 °C，20 min）以进行抗原修复。b) PNGase F喷涂方法HTX M5 TM-Sprayer 基质喷雾仪用于 0.1 mg /mL PNGase F（糖苷酶 F，FPNGase F Prime Ly，N-zyme Scientifics）的喷涂，参数设置为：泵流速 25 µL/min，15 层，喷头移动速度 1200 mm/min，喷头加热温度 45°C，喷头气流速 10 psi，喷涂作业时运行轨迹的间距3 mm；喷头到样品表面的距离 40 mm。喷涂 PNGase F 后，将组织转移至温湿度箱中、37.5°C 下孵育 2h，使酶活化。c) 基质喷涂方法酶解完成后，HTX M5 TM-Sprayer 基质喷雾仪用于 7 mg/mL CHCA基质（α-氰基-4-羟基肉桂酸基质，溶于 50% 乙腈和 0.1% 三氟乙酸中）的喷涂，参数设置为：泵流速 100 µL/min，10 层，喷头移动速度 1200 mm/min，喷头加热温度 79°C，喷头气流速 10 psi，喷涂作业时运行轨迹的间距 2.5 mm；喷头到样品表面的距离 40 mm。d) 仪器参数设置MALDI 成像使用 timsTOF fleX 在正离子模式下进行，质量范围设置为 700-4000 Da，transfer time 为 130 µs，pre pulse storage 为 30 µs，空间分辨率为 150 µm ，每个像素点 300 shots。e) 查看数据数据统计分析与分子注释分别使用 SCiLS™ Lab 2023b 和MetaboScape® 2023 软件。结果与讨论     本实验成功展示了应用 MALDI 成像的方法对经过 PNGase F 处理后的肝脏和乳腺肿瘤组织中聚糖分布的研究。通过 SCiLS Lab 软件查看两个不同肿瘤组织的平均质谱图，图 1 中展示了高质量的质谱数据和清晰的信噪比，从而实现精确的峰拾取。SCiLS Lab 软件用于成像数据的统计分析。通过执行无监督的空间聚类分析，它会根据分子组成的相似性、划分不同的 “区域” ，分子组成相似的用相同的颜色表示。图 2 显示了肝脏和乳腺肿瘤组织的空间聚类分析结果，将该结果与病理学家通过 H&E 染色所做的组织学注释相匹配，发现肝肿瘤对应于橙色区域（图 2A），乳腺肿瘤对应于蓝色区域（图 2B）。基于上述的区域定义，使用 SCiLS Lab 软件工具中的空间共定位（Find Values Co-Localized to Region）功能，可以找到在该区域具有高表达的、区别于正常组织的 m/z 特征分子（聚糖），这些特征分子可作为肿瘤标志物的候选分子。筛选出的 m/z 特征分子可以进一步导入至MetaboScape软件中、与聚糖数据库进行匹配（该数据库是 Rick Drake 及其团队一起为 MetaboScape 软件开发的聚糖分子数据库）。通过 MetaboScape 的分子注释，识别了多个不同的聚糖分子，如表 1 所示。注释后的特征性分子可以重新导回到 SCiLS Lab 软件中，以实现这些分子在肿瘤组织的空间分布可视化。带有特征分子注释的MALDI成像热图显示，特定分子结构的聚糖在单一组织类型或跨组织类型的病理区域中具有独特的空间表达。从图3中可以看出，有些聚糖在肝肿瘤（图3A）、肝间质（图3B）、乳腺肿瘤（图3C）或乳腺间质（图3D）中分别呈现出更高的空间表达；还有些聚糖在两种肿瘤之中都有显著的高表达（图3E），可认为是更通用性的候选肿瘤标志物。结论               布鲁克的 timsTOF fleX 平台具备高分辨的 MALDI 质谱成像功能，可以实现 PNGase F 酶解后的组织中聚糖分子的空间可视化分析。布鲁克还提供先进的成像数据统计分析软件 SCiLS Lab，通过无监督的空间聚类分析，可以在分子水平标注肝脏和乳腺组织中的肿瘤区域及癌旁区域，进一步通过 SCiLS Lab 软件的空间共定位分析功能以及  MetaboScape 软件的分子注释功能，可以找出区域的特征性分子并进行分子信息注释。参考文献：[1] Drake RR, Powers TW, Norris-Caneda K, Mehta AS, Angel PM (2018). In Situ Imaging of N-Glycans by MALDI Imaging Mass Spectrometry of Fresh or Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Tissue. Curr Protoc Protein Sci. 94(1):e68. doi: 10.1002/cpps.68. Epub 2018 Aug 3. PMID: 30074304.

2023年6月5日，在第71届ASMS会议上，布鲁克公司重磅发布了timsTOF Ultra，“真”单细胞蛋白质组学正式进入第二代。布鲁克第二代“真”单细胞蛋白质组学方案，打破单细胞蛋白质组学研究的挑战和门槛，主打一个“成熟可复制”，通过布鲁克上海演示中心实测，15min之内平均每个人类细胞蛋白鉴定突破4000大关，并且把测试时间缩短了50%。‍‍‍timsTOF Ultra配备新型Captive Spray（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300 Hz，可能很多人已经发现，timsTOF Ultra的关键硬件与布鲁克之前推出的高通量蛋白质组学平台timsTOF HT是相同的，这表明timsTOF Ultra也具有高通量蛋白质组学分析的能力。近期，我们对timsTOF Ultra的高通量蛋白质组学分析能力进行了测评。进样15ng HeLa细‍胞裂解液‍‍match‍‍，8min蛋白质鉴定数目超过8300种，5ng HeLa细胞裂解液，8min蛋白质鉴定数目超过7100种。timsTOF Ultra对微量样本的高通量分析能力，有望大幅推进单细胞蛋白质组学和空间蛋白质组学的发展。‍‍‍从timsTOF HT发布开始，布鲁克就开始致力于打造高通量蛋白质组学分析方案: 样本前处理有针对组织和细胞样本，有高通量组织匀浆仪BeatBox，自动化蛋白前处理设备PreOn，高通量单细胞分选设备CellenOne;色谱：有纳升流色谱仪nanoElute 2，高通量色谱仪Evosep One，常规高效液相色谱仪Elute UHPLC三种可选，同时布鲁克也提供PepSep系列的高性能纳升流色谱柱；离子源：全新升级的Captive Spray（CSI）2/Ultra离子源，支持50-2000nL/min的分析，全新发布的VIP-HESI加热离子源，可支持微升流的蛋白质组学方案。质谱仪：timsTOF HT和timsTOF Ultra覆盖常规高通量蛋白质组学、高通量单细胞蛋白质组学和高通量空间蛋白质组学。软件：实时数据处理软件ProteoScape内置TIMS dia-NN，可以对dia-PASEF数据进行实时处理，打破高通量蛋白质组学中大数据处理的瓶颈。提到空间蛋白质组学的挑战，大家首先会想到仪器的灵敏度是否能达到空间微量样本分析所需的灵敏度，timsTOF Ultra灵敏度的提升，已经极大促进空间蛋白质组学进入实用阶段。另外一个不容忽视的空间蛋白质组学分析难题便是通量的问题。一个500μm x 500μm的组织，如果按照50μm x 50μm（约4个细胞，1ng蛋白质）进行切割，将产生100个蛋白质组学样本，怎样在保证蛋白质鉴定深度的同时，提高分析通量就成为现实的问题。基于timsTOF Ultra的高通量微量样本分析的能力，将成为空间蛋白质组学分析的利器，在最近的实测中，进样1ng的HeLa裂解液，8min可以鉴定超过5300种蛋白质。‍‍timsTOF Ultra采用第四代TIMS和14-bit的数模转换器，MSMS的扫描速度提升到300Hz，让其具有了高通量蛋白质组学分析的能力，再结合timsTOF Ultra超高灵敏度，高通量单细胞蛋白质组学、高通量空间蛋白质组学研究必将如虎添翼。‍‍

10月25日，两台timsTOF Ultra同时抵达复旦大学枫林和江湾两个校区，备受瞩目的布鲁克单细胞多组学平台完成了中国区客户端首秀。在timsTOF Ultra装机之前，复旦大学上海医学院公共技术服务平台质谱技术平台已经拥有了布鲁克timsTOF Pro、timsTOF Pro 2和rapifleX TOF/TOF，并且这些仪器成为生物医学研究院蛋白质组学和修饰组学研究的主力机型，引进了全新的timsTOF Ultra后，将持续为转化医学研究和精准医学研究提供强大的探索能量。复旦大学遗传工程国家重点实验室公共服务平台同时引进了布鲁克单细胞多组学系统timsTOF Ultra和高通量蛋白质组学系统timsTOF HT，timsTOF Ultra则先于timsTOF HT完成装机。与此同时，遗传工程国家重点实验室引进的布鲁克4D-多组学平台timsTOF Pro 2也完成了装机。期待布鲁克全系高灵敏度多组学平台的引入，能为遗传工程国家重点实验室的蛋白质组学、代谢组学和单细胞组学领域的研究贡献力量。单细胞蛋白质组学是一门快速崭露头角的领域，它允许科学家们深入了解单个细胞的蛋白质组成，从而揭示了个体细胞之间的差异以及这些差异对健康和疾病的影响。近些年，布鲁克公司一直在单细胞领域发力，开发了单细胞多组学平台timsTOF SCP和timsTOF Ultra，这一重要的科研工具将为生命科学研究提供前所未有的机会，加速我们对单细胞层面的了解，为生命科学领域的研究和创新开辟全新的可能性。timsTOF Ultra突破性灵敏度和定量性能为蛋白质组学研究建立了一个新标准，助力开启单细胞蛋白质组学新篇章，解锁不同细胞复杂表型。布鲁克上海Demo中心通过CellenOne对293T细胞进行分选，获取单细胞，采用dia-PASEF®方法进行数据采集，15min分析时长，单个293T细胞蛋白鉴定量突破4000大关。timsTOF Ultra在探索单细胞样本的同时也可以兼顾高通量分析，仅15ng的HeLa细胞消化液进样量，8min分析时长，就可以鉴定到超过8300个蛋白质, 同时兼顾超高灵敏度与高通量分析，将推动单细胞蛋白质组学和空间蛋白质组学发展。timsTOF Ultra质谱仪高灵敏度、高通量、超快扫描速度以及适应不同样本类型的能力，突出了布鲁克在蛋白质组学领域的技术创新和在微量样本分析中的应用前景。迄今为止，布鲁克4D-蛋白质组学平台通过timsTOF系列产品迭代升级，不断向大家展示布鲁克在质谱领域中强有力的竞争力。未来会持续打造更多革新性产品和极致的用户体验，助力研究人员打破应用界限，直面未知挑战，探索无限可能。质谱技术平台成立于2003年，是复旦大学上海医学院公共技术服务平台高端技术服务平台之一。平台以质谱技术为核心，广泛应用在蛋白质组学、翻译后修饰组学、代谢组学、多组学联合等领域，近年来在精准医疗和转化医学研究领域中的作用也日渐突出。经过十九年的努力，质谱技术平台已达到国内一流、国际领先的技术服务水平，其中以蛋白质糖基化和乙酰化为主的功能蛋白质组学翻译后修饰技术已达到世界一流水平。质谱技术平台是上海市科委公共研发平台首批加盟的专业技术服务平台，2011年入选首批上海市专业技术服务平台，2013年获得教育部高等学校仪器设备和优质资源共享系统建设项目(CERS)资助。质谱技术平台在2015年和2018年连续获得上海市科委“研发公共服务平台能力提升”项目支持。遗传工程国家重点实验室是在著名遗传学家谈家桢院士创立的复旦大学遗传学研究所的基础上发展而成的研究实体，建立于1984年，1985年面向国内外开放运行。遗传工程国家重点实验室公共服务平台（简称：遗传国重平台）是依托遗传工程国家重点实验室建立的大型仪器平台。几十年来，国重平台始终遵循“开放、共享、提高”的原则，充分发挥大型仪器设备在教学、科研工作中的支撑作用和社会服务功能。为支撑重点实验室核心研究方向的拓展和深入，仪器平台积极推动配套大型仪器的建设。截止2022年，仪器平台投入运行的30万元以上的大型仪器设备累计103台，总价值1.98亿元。2022年底，在国家仪器贷款采购专项经费支持下，又完成了52台总值近2.8亿元大型设备论证采购。现阶段，平台按功能分为包括代谢组学平台、蛋白组学平台、光学显微镜平台、电子显微镜平台等12个设备齐全、技术先进的功能子平台，可满足未来5-10年不同维度的科研需求。同时，平台配备了专职管理和实验技术人员队伍30余人，各功能子平台的负责人均为具有丰富的仪器管理经验和技术服务水平的博士。平台人员在负责大型仪器设备运行管理和技术服务的同时，积极组织开展各类技术交流、培训讲座，提供数据分析和信息服务，进行仪器功能开发等。

　　近期，各家上市仪器公司陆续公布了截至前三个月的Q3营收，在多家外企均表示因宏观环境低迷下调预期时，布鲁克却实现了逆势增长。截至9月30日的第三季度，布鲁克营收同比增长16%，达到7.428亿美元，超过了华尔街普遍预计的7.144亿美元。　　布鲁克第三季度利润为8810万美元，即每股0.60美元。本季度的研发成本为7130万美元，比2022年第三季度的5620万美元增长了27%。其SG&A支出为1.776亿美元，比去年同期的1.448亿美元增长23%。货币折算对收入的积极影响为3%，收购对收入的正面影响为2%。　　布鲁克为何能逆势增长？　　从业务部门看，布鲁克生命科学和质谱业务所在的CALID集团本季度增长15%，收入为2.393亿美元。在财务业绩发布后的电话会议上，布鲁克总裁兼首席执行官Frank Laukien指出，来自timsTOF质谱平台的持续性强劲需求是CALID的关键增长驱动力。　　布鲁克BioSpin集团的收入从一年前的1.757亿美元增长了13%达到1.983亿美元。布鲁克Nano的收入从1.991亿美元飙升了20%，达到2.387亿美元。布鲁克能源与超导技术公司(BEST)的收入从5930万美元增长了19%，达到7060万美元。　　收购带来哪些影响？　　Laukien还强调了布鲁克最近收购的单细胞蛋白质组学公司PhenomeX，布鲁克正在将其并入Nano集团，称其为细胞分析业务。　　Nano集团总裁兼布鲁克公司执行副总裁Mark Munch表示，此次收购将扩大布鲁克“在转化研究、临床研究和生物制药方面”的足迹，同时也是对其细胞分析工具的补充，包括其Canopy CellScape空间蛋白质组学系统。　　Munch表示，布鲁克以1.22亿美元收购了PhenomeX，价格大约是该公司年收入的两倍，称这是一个有吸引力的估值。布鲁克预计新业务最初每年的收入将超过6000万美元，并预计到2026年将增加收入。　　对中国市场有何判断？　　Laukien还谈到了布鲁克在中国的业务，这是许多生命科学供应商最近关注的一个重点领域。他表示，布鲁克在第三季度看到了中国市场的放缓，但由于中国“第一季度预订量非常强劲”，2023年前九个月的中国订单增长同比大幅增长，“积压量显著增加”。　　据仪器信息网推测，这里的“第一季度预订量非常强劲”应当是受去年末贴息贷款政策的影响，部分外企在第一季度或上半年已将订单消化完毕，但该政策给布鲁克带来的效应显然更长远。　　基于上述情况，布鲁克将2023年全年收入指导从之前的28.5亿美元至29.0亿美元上调到28.8亿美元至29.1亿美元，这意味着收入同比增长14%至15%，高于12.5%至14.5%的预测。

2023年9月24-27日，人体蛋白质组导航国际大科学计划全球峰会暨第十二届中国蛋白质组学大会（CNHUPO 2023）将在中国成都举行。 值此盛会，布鲁克和景杰生物将于9月26日联合举办CNHUPO专题午餐会，聚焦单细胞蛋白质组学和微量蛋白质学技术，致力于推动精准医疗发展。 诚挚邀请您参加本次午餐会。会议日期和地点：2023年9月26日  12:30-13:30    成都非遗博览园缇沃丽酒店，3楼，会议室10+11会议注册: 点击注册 或扫码会议日程:报告人

1. “真”单细胞蛋白质组学引领者2019年8月12日，Nature Methods编辑Vivien Marx在Nature Methods上在线发表了题为“A dream of single-cell proteomics”的文章，蛋白质组学领域的领军人物之一苏黎世联邦理工学院Ruedi Aebersold教授在文章中评论到“It’s early days, but it’s not a distant dream to be able to tally the proteins in single cells” 。巧合的是，2019年也是基于timsTOF Pro的4D-蛋白质组学技术开始腾飞的一年。‍‍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。2021年11月2日，在第69届ASMS会议上，布鲁克公司发布第一代单细胞蛋白质组学质谱timsTOF SCP，“真”单细胞蛋白质组学方案横空出世，全球首台商品化timsTOF SCP落户于广州，表明在单细胞蛋白质组学领域中国研究者的前瞻性。在timsTOF SCP发布的第一年，单个HeLa细胞蛋白质鉴定已经接近2500种，即使在现在，这个单细胞鉴定深度也是其它质谱仪所不能企及的。这也让蛋白质组学领域领军科学家之一Matthias Mann教授发出了"I always said that single cell proteomics would not happen in my lifetime, but I'm happy to have been proven wrong。" 这样的感叹。2. “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。‍‍‍‍‍‍‍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。3. “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。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:e107984. Makhmut, A., Qin, D., Fritzsche, S., et al. A framework for ultra-low input spatial tissue proteomics. bioRxiv 2023.05.13.540426

MS/MS扫描速度提升至300Hz的timsTOF Ultra，进一步推进空间蛋白质组学和单细胞多组学；新型离子源和微升流喷雾针、采集方法和软件带来更稳定、更灵敏、更快速的4D-蛋白质组学01.timsTOF Ultra 质谱仪timsTOF Ultra PASEF扫描速度提高至300 Hz，可实现超快速MS/MStimsTOF Ultra能够在单细胞灵敏度（0.125ng）下鉴定>5,000个蛋白质和>55,000条多肽，且拥有高置信度（FDR新型 CSI Ultra 离子源02.拥有涡流设计，促进离子化，显著提高NanoLC（50nL-5000nL/min）流速下的灵敏度03.VistaScan 软件支持新型midia-PASEF扫描，拥有类似dda的MS/MS可追溯性，同时具有“高保真”4D-蛋白质组学的dia灵敏度新型微升流喷雾针04.连接UPLC实现微升流高通量4D-蛋白质组学，使用独特的VIP-HESI离子源，具有高稳定性和灵敏度05.Proteoscape™ 软件使用Biognosys IRT试剂盒具有实时QC模式SCiLS™ Lab 2024 质谱成像软件06.将脂质的MALDI成像结果和HiPlex-IHC靶向蛋白的空间表达信息整合在一起，形成了完整的、以MALDI技术为先导的空间组织生物学分析流程2023年6月5日美国德克萨斯州休斯顿 —— 在第71届ASMS会议上，布鲁克公司（纳斯达克代码：BRKR）推出了全新timsTOF Ultra质谱仪，为4D-蛋白质组学timsTOF平台带来了变革性灵敏度提升。它包含更大毛细管和优化涡流气体的新型Captive Stray（CSI）Ultra离子源，第四代TIMS（捕集离子淌度）XR淌度池和14位数模转换器。timsTOF Ultra可以在0.125ng进样量的单细胞水平上鉴定超过55000条肽段，对应超过5000个蛋白质种类（FDR，加上timsTOF平台的稳定性，以及高达300Hz的PASEF MS/MS扫描速度，为超低样品量的应用提供了显著的性能改进，包括无偏的单细胞蛋白质组学和单细胞脂质组学、无偏的空间蛋白质组学、免疫肽组学、磷酸化蛋白质组学、PTM分析和蛋白质相互作用（PPI）研究。德国柏林马克斯·德尔布吕克中心空间蛋白质组学课题组负责人Fabian Coscia博士说：“ timsTOF Ultra上的单细胞灵敏度的dia-PASEF工作流程将我们的低上样量组织蛋白质组学研究提升到了一个新的水平。使用20分钟nanoflow LC梯度结合布鲁克的优化dia-PASEF（3x8采集窗口）方法，可以从仅1,500µm2的激光显微切割小鼠肝脏FFPE组织的区域内（相当于1-2个肝细胞）重复地定量到1,500–2,000种蛋白质。”这些timsTOF Ultra的进展是在不影响高通量蛋白质组学出色稳健性的情况下实现的，例如每天分析50个样本（SPD），甚至高达398个SPD，也不影响维也纳分子病理学研究所（IMP）创新中心、格雷戈尔·孟德尔研究所（GMI）和奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）蛋白质组学负责人Karl Mechtler教授补充道：“为了真正理解细胞机制和疾病，区分不同的细胞类型是至关重要的。虽然单细胞分析已经改变了游戏规则，我们在最大限度地解决其潜在通量和可分析的蛋白质方面面临障碍。在单细胞实验中检测6000种或更多的蛋白质是有生物学意义的。timsTOF Ultra克服了这些障碍，使我们能够以无与伦比的速度和灵敏度探索单个细胞的蛋白质组。多亏了timsTOF Ultra，单细胞分析达到了新的高度，我很高兴看到这一突破将我们带向下一步。”布鲁克还推出了VistaScan软件，利用大规模离子淌度信息使TIMS ramp与四极杆扫描同步。这个复杂的动态连接模块将支持Stefan Tenzer提出的全新midia-PASEF扫描模式(doi.org/10.1101/2023.01.30.526204)。德国美因茨亥姆霍兹转化医学肿瘤研究所(HI-TRON Mainz)大学医学中心质谱中心负责人Stefan Tenzer教授评论道：“我们的实验室专注于最高灵敏度和最高信息提取量的定量蛋白质组学方法。我们与布鲁克一起开发了新型最大信息量的dia (midia) PASEF采集模式，提供数据非依赖型采集（dia）的灵敏度同时将数据转换为类似数据依赖型采集（dda）的谱图。midia-PASEF在免疫肽组学和磷酸化蛋白质组学方面的应用潜力尤其令人兴奋。”布鲁克已从德国美因茨约翰内斯古腾堡大学的大学医学中心获得midia-PASEF的独家授权，并计划于2023年将midia-PASEF作为产品发布。timsTOF Ultra配备了所需的VistaScan采集功能。此外，timsTOF Ultra具有进一步改进的dda-PASEF采集模式，将扫描速度提高到300Hz，每分钟可获得包含18,000个碰撞截面（CCS）的MS/MS谱图，在几分钟的短梯度下就实现深度覆盖的4D-蛋白质组学和4D-脂质组学/4D-代谢组学。Captive Spray Ionization (CSI) Ultra 离子源布鲁克CSI Ultra离子源是实现纳升流速最高灵敏度的关键，它通过将涡流气体集中在纳升喷雾针以改善离子传输，进一步优化了timsTOF Ultra的性能。涡旋气体可以在50-5000nL/min的流速下正常电离。哥廷根大学蛋白质组学核心设施负责人Christof Lenz博士评论道：“新CSI源的安装变得更加简单，我们现在可以在一分钟内更换相同或更好性能的色谱柱和喷雾针。此外，新颖的旋入式设计提供喷雾针定位和对准，无需手动调整。我喜欢它，重要的是，我实验室的技术人员也喜欢！”用于更高流速4D-蛋白质组学的微升流喷雾针布鲁克卓越的VIP-HESI离子源现在配备了新型微升流喷雾针。利用timsTOF平台的超高灵敏度、稳健性和速度，可在微升液相色谱流速下实现高效电离。慕尼黑工业大学Küster实验室的Johanna Tüshaus博士说：“在规划一个大规模的脑蛋白质组学分析项目时，我们需要一个快速、灵敏、稳健的LC-MS/MS装置。VIP-HESI源可以将我们完善的微升液相色谱技术与timsTOF HT结合起来，这个强大的组合在短梯度下兼具扫描速度和灵敏度，实现深度蛋白质组覆盖。50μm ESI喷雾针的开发是微升流速和timsTOF联用灵敏度提升的关键。”西雅图系统生物学研究所莫里茨实验室研究科学家Mukul Midha博士补充说：“为了进行大规模的定量蛋白质组学，具有高度稳定的电喷雾条件是必不可少的。布鲁克 VIP-HESI 源为复杂的血浆样品提供了分析所需的重现性。离子源硬件连接简单，参数易于优化，喷雾稳定性极佳。这些改进提高了样品通量，实现了 100% 的正常运行效率，并获得稳定、精确的蛋白质定量能力。”布鲁克ProteoScape软件与Biognosys iRT试剂盒实现实时QC布鲁克推出基于GPU的4D-蛋白质组学实时数据库搜索软件ProteoScape，该软件可以结合Biognosys iRT试剂盒提供全新质量控制（QC）功能。Biognosys iRT试剂盒包含11种非天然合成肽，设计具有稳定性、灵敏度、保留时间间隔和CCS功能，可确保最佳的系统性能实时监测。西班牙科尔多瓦大学Reina Sofia医院IMIBIC质谱和分子成像部门负责人Eduardo Chicano-Gálvez博士表示：“质量控制（QC）模块的实时监控确保了我们的平台平稳运行，珍贵的临床样本不会丢失。我们现在能够在保持灵敏度、稳定性、可追溯性和结果可靠的情况下，实现短时间内大队列临床蛋白质组学项目的分析。”布鲁克ProteoScape软件还集成了第三方工具，包括BPS Novor软件包，用于免疫肽组学和宏蛋白质组学的快速，准确的从头测序，包括传统方法无法获取的特异性酶切信息。所有现有的布鲁克PaSER软件用户都将升级到布鲁克ProteoScape。SCiLS Lab的功能整合 —— 形成了完整的空间组织生物学分析流程SCiLS Lab 2024引入了MetaboScape®的代谢物和脂质分子注释功能，并进一步加强了带有CCS值的4D特征信息挖掘功能，从而形成了完整的、基于多组学技术的空间组织生物学分析流程。SCiLS Lab 2024提供了一个综合性的多组学数据集成和分析功能，将MALDI HiPLEX IHC靶向蛋白质成像与同一组织中的代谢物、脂质分子和聚糖分子的空间分析相结合，并引入了全新的自动区域分割和统计学轮廓分析功能。德克萨斯大学奥斯汀分校化学系质谱成像中心主任Erin H.Seeley博士表示：“SCiLS Lab全新的4D特征信息挖掘功能全面聚焦于带有CCS信息的MALDI成像数据分析。这大大加快了我们的质谱成像工作流程，并实现了组织样本的高效评估。SCiLS Lab的功能整合为我们的多维度数据分析带来了极大的使用便利，并促使我们进一步挖掘timsTOF fleX的应用潜力。”MetaboScape 2024现在还支持利用稳定的同位素标记的脂质标准品进行半定量分析，并整合了由代谢组学界推动的领域专用语言- Mass Spec Query Language（MassQL）。OligoQuest™ 2.0软件增加了自定义寡核苷酸修饰的功能新发布的OligoQuest 2.0软件增强了RNA和寡核苷酸表征功能，能够通过完整质量分析和MS/MS分析确认全长产物 (FLP）以及副产物的序列。此外，OligoQuest解决方案还能确认经过修饰的RNA序列和寡核苷酸异构体中的碱基替换。客户可以定制他们的寡核苷酸组成单元 "字母表"，来注释标准或自定义的修饰。阿斯利康哥德堡制药开发部的Fritz Schweikart博士说："有了OligoQuest，我们终于得到了一个等待已久的分析工具，它极大地简化了我们的反义寡核苷酸（ASO）分析流程，并且还能对MS/MS数据进行深入分析。现在软件可以轻松地分析化学降解，手动分析MS/MS数据已经成为历史。虽然软件后台质量匹配算法非常复杂，但是软件用户交互界面却非常简单直观。”针对代谢组学市场的超高ESI-TOF灵敏度高分辨质谱布鲁克推出新一代impact™ II VIP高分辨率QTOF质谱仪，采用新型VIP-HESI源，为全面筛查和定量任务提供终极灵敏度。在经过广泛验证的impact QTOF可靠性的基础上，新的技术创新进一步提高了impact II VIP在全灵敏度高分辨模式下的灵敏度，同时兼顾高性能质量分辨率、灵敏度和动态范围。了解更多新品咨询，敬请参加6月10日中国质谱学术大会同期布鲁克午餐会。

ASMS 2023年会于6月4日至8日在美国德克萨斯州休斯敦举办。会议期间，布鲁克公司推出了全新timsTOF Ultra质谱仪，为4D-蛋白质组学timsTOF平台带来了变革性灵敏度提升。它包含更大毛细管和优化涡流气体的新型Captive Stray（CSI）Ultra离子源，第四代TIMS（捕集离子淌度）XR淌度池和14位数模转换器。timsTOF Ultra可以在0.125ng进样量的单细胞水平上鉴定超过55000条肽段，对应超过5000个蛋白质种类（FDRtimsTOF Ultra拥有无与伦比的灵敏度，加上timsTOF平台的稳定性，以及高达300Hz的PASEF MS/MS扫描速度，为超低样品量的应用提供了显著的性能改进，包括无偏的单细胞蛋白质组学和单细胞脂质组学、无偏的空间蛋白质组学、免疫肽组学、磷酸化蛋白质组学、PTM分析和蛋白质相互作用（PPI）研究。德国柏林马克斯·德尔布吕克中心空间蛋白质组学课题组负责人Fabian Coscia博士说：“ timsTOF Ultra上的单细胞灵敏度的dia-PASEF工作流程将我们的低上样量组织蛋白质组学研究提升到了一个新的水平。使用20分钟nanoflow LC梯度结合布鲁克的优化dia-PASEF（3x8采集窗口）方法，可以从仅1,500µm2的激光显微切割小鼠肝脏FFPE组织的区域内（相当于1-2个肝细胞）重复地定量到1,500–2,000种蛋白质。”这些timsTOF Ultra的进展是在不影响高通量蛋白质组学出色稳健性的情况下实现的，例如每天分析50个样本（SPD），甚至高达398个SPD，也不影响维也纳分子病理学研究所（IMP）创新中心、格雷戈尔·孟德尔研究所（GMI）和奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）蛋白质组学负责人Karl Mechtler教授补充道：“为了真正理解细胞机制和疾病，区分不同的细胞类型是至关重要的。虽然单细胞分析已经改变了游戏规则，我们在最大限度地解决其潜在通量和可分析的蛋白质方面面临障碍。在单细胞实验中检测6000种或更多的蛋白质是有生物学意义的。timsTOF Ultra克服了这些障碍，使我们能够以无与伦比的速度和灵敏度探索单个细胞的蛋白质组。多亏了timsTOF Ultra，单细胞分析达到了新的高度，我很高兴看到这一突破将我们带向下一步。”布鲁克还推出了VistaScan软件，利用大规模离子淌度信息使TIMS ramp与四极杆扫描同步。这个复杂的动态连接模块将支持Stefan Tenzer提出的全新midia-PASEF扫描模式(doi.org/10.1101/2023.01.30.526204)。德国美因茨亥姆霍兹转化医学肿瘤研究所(HI-TRON Mainz)大学医学中心质谱中心负责人Stefan Tenzer教授评论道：“我们的实验室专注于最高灵敏度和最高信息提取量的定量蛋白质组学方法。我们与布鲁克一起开发了新型最大信息量的dia (midia) PASEF采集模式，提供数据非依赖型采集（dia）的灵敏度同时将数据转换为类似数据依赖型采集（dda）的谱图。midia-PASEF在免疫肽组学和磷酸化蛋白质组学方面的应用潜力尤其令人兴奋。”布鲁克已从德国美因茨约翰内斯古腾堡大学的大学医学中心获得midia-PASEF的独家授权，并计划于2023年将midia-PASEF作为产品发布。timsTOF Ultra配备了所需的VistaScan采集功能。此外，timsTOF Ultra具有进一步改进的dda-PASEF采集模式，将扫描速度提高到300Hz，每分钟可获得包含18,000个碰撞截面（CCS）的MS/MS谱图，在几分钟的短梯度下就实现深度覆盖的4D-蛋白质组学和4D-脂质组学/4D-代谢组学。布鲁克CSI Ultra离子源是实现纳升流速最高灵敏度的关键，它通过将涡流气体集中在纳升喷雾针以改善离子传输，进一步优化了timsTOF Ultra的性能。涡旋气体可以在50-5000nL/min的流速下正常电离。哥廷根大学蛋白质组学核心设施负责人Christof Lenz博士评论道：“新CSI源的安装变得更加简单，我们现在可以在一分钟内更换相同或更好性能的色谱柱和喷雾针。此外，新颖的旋入式设计提供喷雾针定位和对准，无需手动调整。我喜欢它，重要的是，我实验室的技术人员也喜欢！”用于更高流速4D-蛋白质组学的微升流喷雾针布鲁克卓越的VIP-HESI离子源现在配备了新型微升流喷雾针。利用timsTOF平台的超高灵敏度、稳健性和速度，可在微升液相色谱流速下实现高效电离。慕尼黑工业大学Küster实验室的Johanna Tüshaus博士说：“在规划一个大规模的脑蛋白质组学分析项目时，我们需要一个快速、灵敏、稳健的LC-MS/MS装置。VIP-HESI源可以将我们完善的微升液相色谱技术与timsTOF HT结合起来，这个强大的组合在短梯度下兼具扫描速度和灵敏度，实现深度蛋白质组覆盖。50μm ESI喷雾针的开发是微升流速和timsTOF联用灵敏度提升的关键。”西雅图系统生物学研究所莫里茨实验室研究科学家Mukul Midha博士补充说：“为了进行大规模的定量蛋白质组学，具有高度稳定的电喷雾条件是必不可少的。布鲁克 VIP-HESI 源为复杂的血浆样品提供了分析所需的重现性。离子源硬件连接简单，参数易于优化，喷雾稳定性极佳。这些改进提高了样品通量，实现了 100% 的正常运行效率，并获得稳定、精确的蛋白质定量能力。”布鲁克ProteoScape软件与Biognosys iRT试剂盒实现实时QC布鲁克推出基于GPU的4D-蛋白质组学实时数据库搜索软件ProteoScape，该软件可以结合Biognosys iRT试剂盒提供全新质量控制（QC）功能。Biognosys iRT试剂盒包含11种非天然合成肽，设计具有稳定性、灵敏度、保留时间间隔和CCS功能，可确保最佳的系统性能实时监测。西班牙科尔多瓦大学Reina Sofia医院IMIBIC质谱和分子成像部门负责人Eduardo Chicano-Gálvez博士表示：“质量控制（QC）模块的实时监控确保了我们的平台平稳运行，珍贵的临床样本不会丢失。我们现在能够在保持灵敏度、稳定性、可追溯性和结果可靠的情况下，实现短时间内大队列临床蛋白质组学项目的分析。”布鲁克ProteoScape软件还集成了第三方工具，包括BPS Novor软件包，用于免疫肽组学和宏蛋白质组学的快速，准确的从头测序，包括传统方法无法获取的特异性酶切信息。所有现有的布鲁克PaSER软件用户都将升级到布鲁克ProteoScape。SCiLS Lab的功能整合 —— 形成了完整的空间组织生物学分析流程SCiLS Lab 2024引入了MetaboScape®的代谢物和脂质分子注释功能，并进一步加强了带有CCS值的4D特征信息挖掘功能，从而形成了完整的、基于多组学技术的空间组织生物学分析流程。SCiLS Lab 2024提供了一个综合性的多组学数据集成和分析功能，将MALDI HiPLEX IHC靶向蛋白质成像与同一组织中的代谢物、脂质分子和聚糖分子的空间分析相结合，并引入了全新的自动区域分割和统计学轮廓分析功能。德克萨斯大学奥斯汀分校化学系质谱成像中心主任Erin H.Seeley博士表示：“SCiLS Lab全新的4D特征信息挖掘功能全面聚焦于带有CCS信息的MALDI成像数据分析。这大大加快了我们的质谱成像工作流程，并实现了组织样本的高效评估。SCiLS Lab的功能整合为我们的多维度数据分析带来了极大的使用便利，并促使我们进一步挖掘timsTOF fleX的应用潜力。”MetaboScape 2024现在还支持利用稳定的同位素标记的脂质标准品进行半定量分析，并整合了由代谢组学界推动的领域专用语言- Mass Spec Query Language（MassQL）。OligoQuest™ 2.0软件增加了自定义寡核苷酸修饰的功能新发布的OligoQuest 2.0软件增强了RNA和寡核苷酸表征功能，能够通过完整质量分析和MS/MS分析确认全长产物 (FLP）以及副产物的序列。此外，OligoQuest解决方案还能确认经过修饰的RNA序列和寡核苷酸异构体中的碱基替换。客户可以定制他们的寡核苷酸组成单元 "字母表"，来注释标准或自定义的修饰。阿斯利康哥德堡制药开发部的Fritz Schweikart博士说："有了OligoQuest，我们终于得到了一个等待已久的分析工具，它极大地简化了我们的反义寡核苷酸（ASO）分析流程，并且还能对MS/MS数据进行深入分析。现在软件可以轻松地分析化学降解，手动分析MS/MS数据已经成为历史。虽然软件后台质量匹配算法非常复杂，但是软件用户交互界面却非常简单直观。”针对代谢组学市场的超高ESI-TOF灵敏度高分辨质谱布鲁克推出新一代impact™ II VIP高分辨率QTOF质谱仪，采用新型VIP-HESI源，为全面筛查和定量任务提供终极灵敏度。在经过广泛验证的impact QTOF可靠性的基础上，新的技术创新进一步提高了impact II VIP在全灵敏度高分辨模式下的灵敏度，同时兼顾高性能质量分辨率、灵敏度和动态范围。

Get ready for an exciting week of science and innovation at ASMS 2023 in Houston! Bruker is thrilled to be a part of the action from June 4-8, 2023. We're bringing our A-game and we can't wait to show you what we've got in store.Don’t forget to come by our Hospitality Suite in the Hilton Americas to experience our latest innovations and visit us at Booth #826 in the George Brown Convention Center.https://www.bruker.com/en/landingpages/bdal/asms.html

2023年3月，布鲁克公司(纳斯达克股票代码：BRKR)在美国HUPO会议上宣布为基于timsTOF平台的4D-蛋白质组学推出十分重要的生物信息学工具：　　1. 与Rapid Novor公司合作开发了一种新型从头测序算法，使用超过170万个PASEF数据点来提高实时免疫肽组学分析的准确性和速度。timsTOF SCP系统无与伦比的灵敏度与新的PaSER Novor算法相结合带来免疫肽组学分析性能的全面提升，尤其是针对微量肿瘤活检样本;　　2. 用谱图库非依赖(Library-free)的TIMS DIA-NN软件进行dia-PASEF数据分析进一步提高了定量的准确性;　　3. Mass Dynamics图形可视化和统计云软件与4D-Proteomics的dia-PASEF数据可实现无缝集成。　　A. 应用于免疫肽测序的PaSER Novor　　凭借PaSER Novor，布鲁克推出在免疫肽组学分析的高级功能，它是由布鲁克与Rapid Novor(快序生物，一家加拿大软件和提供抗体测序服务的CRO公司)合作开发完成的。　　免疫肽组学在timsTOF SCP超高灵敏度平台上对微量肿瘤活检样品中非蛋白水解肽进行测序。基于蛋白质组学数据库算法可能由于搜索空间太大导致无法进行精确搜索，造成重复性低和搜索时间长等问题。PaSER Novor使用基于GPU的布鲁克PaSER蛋白质组学软件平台，在训练了超过170万个timsTOF数据点后，可以直接从碎片离子谱图中从头测序获得多肽序列，从而得到实时结果。　　莫纳什大学(Monash University)免疫蛋白质组学实验室主任Tony Purcell教授说："从头测序分析是我实验室多年来研究的一个重要方面。这种新的算法在实时采集数据条件下，以更快的速度提供准确的结果，实现了大规模和实时的免疫肽组学分析。这对我的团队如何快速地将科学研究向临床转化具有重要意义，这一工作流程提供的检测结果也会对临床患者产生深远影响。”　　　　　　图1：A 9-mer peptide sequenced by PaSER Novor　　图2：timsTOF SCP ultra-high sensitivity MS　　B. TIMS-DIA-NN 2.0 实现谱图库非依赖的dia-PASEF分析　　TIMS DIA-NN是以CCS为中心的DIA–NN [1] 新版本，与之前版本相比具有显著的改进。TIMS DIA-NN 2.0通过新的机器学习，可以实现library-free dia-PASEF数据分析流程，并进一步提高定量准确性。加州大学戴维斯分校蛋白质组学核心实验室主任Brett Phinney博士评论道：“蛋白质组学已经取得了长足的进步，但色谱和数据分析具有与质谱仪相同的重要性。大队列样本分析时稳定的色谱系统，与DDA和DIA的实时搜索相结合，使我的实验室效率达到了更高的水平，而这只有通过TIMS DIA-NN的library-free搜索功能才能达到更好的结果。”　　C. Mass Dynamics对4D-Proteomics的大规模图形知识可视化　　通过与澳大利亚Mass Dynamics软件公司的联合创始人、WEHI公司的Andrew Webb教授合作，布鲁克timsTOF 4D-Proteomics通过Mass Dynamics的统计分析、交互式和可视化技术，可以直观地提取蛋白质组学信息。除了蛋白质列表、火山图、蛋白质相互作用图、PCA图，其它一系列可视化视图都有助于研究者们了解生物学过程和疾病机理。　　Mass Dynamics联合创始人兼首席执行官Paula Burton表示：“PaSER的实时搜索功能和Mass Dynamics的发现服务相辅相成，形成强大的联盟。科学家们现在可以专注于生物学问题，借助蛋白质组学来寻求答案。”　　布鲁克生命科学质谱生物信息学总监Dennis Trede博士评论道："我们很高兴与Rapid Novor和Mass Dynamics的合作。本次合作将为蛋白质组学的发展带来意义非凡的影响。Rapid Novor与超高灵敏度timsTOF SCP相结合，现在可在活检小肿瘤样本中获得大规模的免疫肽组学数据。在美国HUPO发布的所有布鲁克软件解决方案适用于所有型号timsTOF平台：timsTOF Pro 2、timsTOF HT、timsTOF SCP和timsTOF fleX。在国际HUPO坎昆会议上发布的Biognosys Spectronaut® 17软件拥有全新的Direct DIA+功能，且完全支持timsTOF平台上的dia-PASEF数据。”　　　　图：Mass Dynamics visualization for TIMS DIA-NN data

背景介绍作为常见易得的一种临床样本，血液是疾病机理研究和生物标志物研究理想的研究对象之一。然而，基于质谱进行血液蛋白质组分析存在诸多困难，血液样本中表达蛋白丰度动态范围大，高低丰度蛋白的差异超过10个数量级，而且从质量上看，为数不多的高丰度蛋白质占血浆总蛋白量的90%以上【1】。常用解决方法就是使用抗体去除其中的高丰度蛋白来实现低丰度蛋白的检测，但是去除高丰度蛋白的策略不仅需要额外的时间和成本，而且部分高丰度蛋白会与其他蛋白形成复合物，导致在去除高丰度蛋白的同时损失了这部分信息，影响定量。在大队列生物标志物发现的研究中，除了需要实现对低丰度蛋白的覆盖，更强调数据的可重复性和低CV值，来支持临床分析和诊断【2】。因此，血浆分析对样品的前处理和质谱仪器的检测速度、灵敏度和稳定性都提出了更高的要求。 布鲁克在2022第70届ASMS会议上推出的最新款timsTOF系列质谱产品timsTOF HT，它配备了第四代拥有更高离子容量的TIMS分析器TIMS-XR和更先进的数模转换器，具有超高灵敏度（离子在淌度管内实现时间和空间上的聚焦）以及超过150Hz的二级扫描速度，可实现更宽的动态范围、更深的肽段覆盖率和更准确可靠的定量分析。timsTOF HT不仅充分支持CCS，而且还支持所有基于PASEF®技术的采集模式，包括dda-PASEF、dia-PASEF®【3】和prm-PASEF®【4】，在血浆蛋白质组、组织蛋白质组和表观蛋白质组学中都具有出色的表现。#实验部分#本次研究在不去除高丰度蛋白的基础上，结合iST样品酶解试剂盒进行血浆样本前处理，后续利用PQ500试剂盒对血浆蛋白进行靶向定量，减少繁琐耗时的前处理流程，实现高重复性和高通量血浆样本蛋白质组分析。首先收集10例健康和10例肺癌血浆样本，使用iST样品酶解试剂盒（PreOmics公司）对血浆样本进行样本前处理，再通过PQ500试剂盒（Biognosys公司）对血浆蛋白质进行绝对定量分析。实验在布鲁克纳升液相nanoElute和全新4D质谱平台timsTOF HT上完成，采用30分钟色谱梯度结合4D dia-PASEF®技术，对血浆样本进行数据采集。数据后续在Spectronaut上进行分析，使用Spectronaut中默认的PQ500数据库（包含目标数据提取的离子迁移率注释）进行蛋白数据库搜库，实验流程见图1。#实验结果#1.非标记定量性能验证为了评估该方法的非标定量性能，在未去除高丰度蛋白的人血浆样本中添加了两种不同浓度的PQ500 肽段，结果（图2）表明在整个动态范围内可以实现准确定量，测得比率（1:1.98（± 0.15））与理论比率（1:2）基本一致。同时CV中位值为7.3%，90%的PQ500 SIS肽段的CV值小于20%，证明该方法具有非常好的稳定性和重现性。2.靶向定量检测在未去除高丰度蛋白的肺癌患者血浆样本的定量分析中，采用dia-PASEF技术可以检测到PQ500 panel中804个SIS标肽，对应578个蛋白（图3）。同时，加入同样浓度的PQ500，20例样本对应鉴定到的肽段和蛋白数量差异非常小，证明仪器良好稳定性。由于样本来自20例不同的个体，个体差异导致样本中的内源性肽段和蛋白差异更明显，因此不同样本中共鉴定出663条内源性肽段，对应463个蛋白，覆盖约80%的PQ500 panel（图4）。实验结果（图5）表明，在健康和肺癌两个组别中共有55个显著差异蛋白（p2），除了纤维连接蛋白、免疫球蛋白lambda样肽1 和免疫球蛋白lambda样肽1 轻链在健康组样本中含量更高以外，其余蛋白在肺癌组中均表现为显著上调，如C- 反应蛋白/CRP（一种已知在患者中上调的炎症标记物）、S100蛋白家族（细胞内Ca2+传感器，参与肺癌在内的多种恶性肿瘤的发病机制【5】）以及血清淀粉样蛋白A/SAA，在肺癌患者中观察到显著上调，这也在之前的研究中已有相关报道【6】。3.非标定量分析dia-PASEF+PQ500分析流程不仅可以对靶向肽段进行检测，而且可以获得所有鉴定肽段的定量信息。通过Spectronaut软件，在无需通过分馏分建库的条件下，使用direct-DIA进行数据处理可以同时鉴定和定量非靶向肽段。实验结果（图6A）显示，共鉴定到543个蛋白和4540个肽段，另外在靶向定量肽段的基础上，又发现了26个差异蛋白（p2）（图6B）。与健康组相比，细胞外超氧化物歧化酶（SOD3）在肺癌患者中表达更高。已知SOD3在肿瘤细胞中的表达比在正常细胞中表达得更高，其水平已被用于提供有关患病患者存活率的信息【7】。#结论#本研究评估了dia-PASEF技术结合PQ500 试剂盒（由 804 种稳定同位素合成肽段组成，可对血浆中的五百多种蛋白质进行可靠的靶向定量），在对未去除高丰度蛋白的血浆样本进行高通量靶向定量分析中的性能表现。1.该方法既解决了靶向工作流程操作繁琐且耗时的问题，同时保证了出色的靶向定量结果；2.dia-PASEF 技术可在 30 min梯度内覆盖PQ500 panel中全部的580多种蛋白；3.dia-PASEF技术不仅可以对PQ500中的蛋白进行靶向定量，而且可以实现对其它蛋白的定性定量分析，同步实现靶向蛋白质组学分析和生物标志物发现；4.该工作流程已应用于肺癌研究，发现与肺癌相关蛋白，证实了该方法应用于临床研究的潜力。#参考文献#[1] Anderson et.al. (2002), Mol. Cell Proteomics, Nov;1(11):845-867 [2] Vera et.al. (2019), J. Proteomic Res., Oct;18(12):4085-4097[3] Meier et.al. (2020), Nat Methods, Dec;17(12):1229-1236[4] Lesur et.al. (2021), Anal. Chem, Dec; 93 (3), 1383-1392[5] Wang et al. (2021), Clin Chim Acta., Sep; 520:67-70[6] Kim et al. (2015), Proteomics, Sep; 15(18):3116-312[7] Zhang et al. (2022), Front Oncol.; 12:722646.

近年来各国科学家在精准医学领域取得了诸多突破性进展，围绕肿瘤和其他重大临床疾病，以临床问题为导向，探索和解决临床问题的科学研究、转化医学和药物开发，是当下精准医疗发展的重要趋势。同时，多组学技术、大规模人群队列研究等，成为构建精准医学体系的重要因素。以高性能质谱为核心的新一代高通量高覆盖生命组学技术正蓬勃发展，为复杂疾病发生发展机制、临床多组学研究及转化应用，注入源源不断的创新之力，驱动精准诊疗持续创新。由上海生物芯片有限公司（生物芯片上海国家工程研究中心）、中国科学院上海药物研究所、国家转化医学中心（上海）质谱平台、布鲁克（北京）科技有限公司共同主办的“质谱组学赋能转化医学与药物开发前沿论坛”，将邀请国内多位临床专家、质谱组学应用科学家和行业专家分享最新技术进展、临床应用及药物开发研究。质谱组学作为工具性的技术平台，可涉及到很多研究领域，深入的了解质谱组学对精准医疗的意义，准确运用多组学技术等研究方法，将持续赋能生命组学及临床科研发展。报名链接: https://www1.shbiochip.com/event/20230316/

为了将在中国仪器市场上推出的、创新性比较突出的国内外仪器产品全面、公正、客观地展现给广大的国内用户，同时，鼓励各仪器厂商积极创新、推出满足中国用户需求的仪器新品，仪器信息网自2006年发起“优秀新品”评选活动，至今已成功举办十六届。发展至今，该奖项也成为了国内外科学仪器行业最权威的奖项之一，获奖名单被多个政府部门采信。2022年度“优秀新品”评选活动正在进行中，2022下半年入围名单已公布（详情链接）。值此之际，一起再来回顾下往届年度优秀新品奖获得者们吧！ 本期带您回顾的是2021年度“优秀新品”获奖产品：布鲁克timsTOF SCP单细胞质谱系统。2021年度共有711台仪器参与“优秀新品”奖项评选，在“技术评审委员会主席团”的监督下，经仪器信息网“专业编辑团”初审、“网络评审团”评审、“技术评审委员会”终审，确定12台仪器获奖。其中，布鲁克timsTOF SCP单细胞质谱系统脱颖而出。布鲁克timsTOF SCP单细胞质谱系统介绍：timsTOF SCP专为无偏深度4D-定量单细胞蛋白组学、免疫肽组学、表观蛋白质组学和翻译后修饰组学（ PTM ）设计，和scRNA-seq技术形成补充，从而拓展单细胞研究的视野。timsTOF SCP特点如下：1）超高灵敏度：开创性的新的离子源几何设计，让离子传输效率提高5倍，并带来更高的稳定性；2）数据更完整：数据非依赖性采集——平行累积连续碎列（dia-PASEF）超越定量重复性的极限，为大规模研究细胞异质性铺平道路；3）超快采集速度：高采集速度与dia-PASEF灵敏度相结合，可采用短色谱梯度进行样本分析，从而减少极低的样本量分析时的色谱稀释效应；4）更稳定：经过双正交反射后，离子再进入捕集离子淌度谱（ TIMS ）中，连续分析数千个样本也无需仪器的清洗。布鲁克中国区组学与制药应用经理刘先明发表获奖感言：

#摘要#　　应用在免疫肽组学的PaSER™ Novor，具有更快速、实时从头测序的特点　　使用PaSER 2023b蛋白质组学软件实现无需构建谱图库的dia-PASEF数据分析（Library-free dia-PASEF®）　　与Mass Dynamics合作, 实现4D-Proteomics™知识可视化　　2023年3月6日美国伊利诺斯州芝加哥 —— 布鲁克公司（纳斯达克股票代码：BRKR）在美国HUPO会议上宣布为基于timsTOF平台的4D-蛋白质组学推出十分重要的生物信息学工具：与Rapid Novor公司合作开发了一种新型从头测序算法，使用超过170万个PASEF数据点来提高实时免疫肽组学分析的准确性和速度。timsTOF SCP系统无与伦比的灵敏度与新的PaSER Novor算法相结合带来免疫肽组学分析性能的全面提升，尤其是针对微量肿瘤活检样本；用谱图库非依赖（Library-free）的TIMS DIA-NN软件进行dia-PASEF数据分析进一步提高了定量的准确性；Mass Dynamics图形可视化和统计云软件与4D-Proteomics的dia-PASEF数据可实现无缝集成。　   　A. 应用于免疫肽测序的PaSER Novor　　凭借PaSER Novor，布鲁克推出在免疫肽组学分析的高级功能，它是由布鲁克与Rapid Novor（快序生物，一家加拿大软件和提供抗体测序服务的CRO公司）合作开发完成的。　　免疫肽组学在timsTOF SCP超高灵敏度平台上对微量肿瘤活检样品中非蛋白水解肽进行测序。基于蛋白质组学数据库算法可能由于搜索空间太大导致无法进行精确搜索，造成重复性低和搜索时间长等问题。PaSER Novor使用基于GPU的布鲁克PaSER蛋白质组学软件平台，在训练了超过170万个timsTOF数据点后，可以直接从碎片离子谱图中从头测序获得多肽序列，从而得到实时结果。　　莫纳什大学（Monash University）免疫蛋白质组学实验室主任Tony Purcell教授说："从头测序分析是我实验室多年来研究的一个重要方面。这种新的算法在实时采集数据条件下，以更快的速度提供准确的结果，实现了大规模和实时的免疫肽组学分析。这对我的团队如何快速地将科学研究向临床转化具有重要意义，这一工作流程提供的检测结果也会对临床患者产生深远影响。”B. TIMS-DIA-NN 2.0 实现谱图库非依赖的dia-PASEF分析　　TIMS DIA-NN是以CCS为中心的DIA–NN [1] 新版本，与之前版本相比具有显著的改进。TIMS DIA-NN 2.0通过新的机器学习，可以实现library-free dia-PASEF数据分析流程，并进一步提高定量准确性。加州大学戴维斯分校蛋白质组学核心实验室主任Brett Phinney博士评论道：“蛋白质组学已经取得了长足的进步，但色谱和数据分析具有与质谱仪相同的重要性。大队列样本分析时稳定的色谱系统，与DDA和DIA的实时搜索相结合，使我的实验室效率达到了更高的水平，而这只有通过TIMS DIA-NN的library-free搜索功能才能达到更好的结果。”　　C. Mass Dynamics对4D-Proteomics的大规模图形知识可视化　　通过与澳大利亚Mass Dynamics软件公司的联合创始人、WEHI公司的Andrew Webb教授合作，布鲁克timsTOF 4D-Proteomics通过Mass Dynamics的统计分析、交互式和可视化技术，可以直观地提取蛋白质组学信息。除了蛋白质列表、火山图、蛋白质相互作用图、PCA图，其它一系列可视化视图都有助于研究者们了解生物学过程和疾病机理。　　Mass Dynamics联合创始人兼首席执行官Paula Burton表示：“PaSER的实时搜索功能和Mass Dynamics的发现服务相辅相成，形成强大的联盟。科学家们现在可以专注于生物学问题，借助蛋白质组学来寻求答案。”　　布鲁克生命科学质谱生物信息学总监Dennis Trede博士评论道："我们很高兴与Rapid Novor和Mass Dynamics的合作。本次合作将为蛋白质组学的发展带来意义非凡的影响。Rapid Novor与超高灵敏度timsTOF SCP相结合，现在可在活检小肿瘤样本中获得大规模的免疫肽组学数据。在美国HUPO发布的所有布鲁克软件解决方案适用于所有型号timsTOF平台：timsTOF Pro 2、timsTOF HT、timsTOF SCP和timsTOF fleX。在国际HUPO坎昆会议上发布的Biognosys Spectronaut® 17软件拥有全新的Direct DIA+功能，且完全支持timsTOF平台上的dia-PASEF数据。”　·参考文献·　　[1] Nat Commun. 2022 Jul 8；13(1):3944. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31492-0.

2023年2月22日中国苏州 —— 布鲁克公司于2月22日至23日出席了在苏州举办的AntibodyChina 2023第六届求实抗体药物深度聚焦峰会。继2022年多款国产ADC药物相继出海，抗体药物继续高速发展。双抗药物与ADC药物持续火热，三抗/四抗等多抗药物开启新型抗体的新篇章，“新型免疫检查点”点燃行业靶点新风向，工艺生产技术持续优化加速产业化进程。本届论坛由求实药社主办，携手130+讲者与1200+行业同仁，深度探讨抗体药物开发中难点，分享最新技术与研究成果。作为药物分析检测领域的行业领导者，布鲁克公司以“创新引领，赋能抗体药物研发质控”为主题亮相会议。本届大会上，布鲁克带来了抗体药物分析的最新技术与产品，并发布了抗体药物高通量筛选表征全平台全新解决方案。布鲁克拥有丰富的高分辨质谱产品线如QTOF系列、timsTOF系列、MALDI-TOF系列等，以及表面等离子体共振仪SPR系列，能够满足制药客户从抗体药物深度研发到高通量质控等的不同需求。针对于抗体药物分析的软件BioPharma Compass，能够同时支持LC-MS及MALDI-TOF双平台数据，搭配丰富的抗体药物分析流程，能够全面满足不同类型抗体药物的分析需求，并且该软件全面满足21 CFR Part 11要求，保证数据完整性和安全性。

SLAS2023高通量筛选，再创新境界2023年2月25日--3月1日，布鲁克公司将在美国圣地亚哥举办的SLAS2023会议上，重磅推出药物高通量筛选的全新解决方案，包括表面等离子体共振仪（SPR）、质谱仪及分析数据管理软件系统。布鲁克报告2023年2月27日12:00-1:00 pm (PST)2023年2月28日 12:00-1:00 pm (PST)用户报告2023年2月26日 10:30 am -2:30 pm (PST)Short Course《基于MALDI-MS的自动化非标记细胞分析：从可行性研究到高通量筛选》演讲者： Björn C. Fröhlich, Ph.D., Post-Doctoral Researcher, CeMOS, Baden-Wurttemberg, GermanySteven Van Helden, Ph.D., Chief Technology Officer, Pivot Park Screening Centre, Noord-Brabant, NetherlandsStefan Schmidt, Ph.D., Senior Research Manager, CeMOS, Baden-Wurttemberg, Germany2023年3月1日 1:00 pm -1:30 pm (PST)Scientific Session《亲和选择质谱法评价先导化合物及假阳性化合物的靶点作用》演讲者：Saman Honarnejad, Ph.D.,Chief Scientific Officer,  Pivot Park Screening Centre B.V.,  Netherlands布鲁克展位号#2219，欢迎与我们交流，进一步了解相关产品和解决方案。免责声明如您所知，在我们计划举行的活动中，对于政府官员和医疗保健专业人员，有相应的合规规定。因此，如果您接受了邀请，我们将默认您将会遵守适用的合规规定，并且已取得必要的雇主批准。

　　近日，第四十一届J.P.摩根大会召开，会议上，多家科学仪器企业和诊断企业均分享了最新的业务情况，并对未来的行业发展重点进行了讨论。仪器信息网对部分科学仪器行业头部企业的业绩表现和战略重点进行了摘录，以飨读者。　　布鲁克(BRUKER)　　Bruker 首席执行官 Frank Laukien 表示，公司预计 2022年第四季度的有机收入将实现中高个位数增长，报告的收入将超过华尔街的普遍预期。分析师平均预计第四季度收入为 6.664 亿美元。 他补充说，公司预计 2023 年有机收入将实现3.6%的同比增长，收入约25亿美元。(数据未审计，仅供参考)　　Laukien 强调，布鲁克的蛋白质组学业务是一个特别重要的增长动力，并预测“蛋白质组学将迎来一个非常重要的十年”。 他提到蛋白质组学在生物制药中的“作用越来越大”，并补充说生物制药研究现在占公司收入的 15% 到 16%，而过去几年里这一比例不到 10%。 过去一年，美国生物制药一直是布鲁克业务增长最快的部分，呈现两位数的高增长。 截至 2022 年底，布鲁克已安装了600 多台 timsTOF 质谱仪，这些仪器已成为蛋白质组学研究人员最喜欢的仪器。　　Laukien 还强调了 Bruker 正在不断扩展其空间蛋白质组学产品组合，特别指出了其 Canopy Biosciences 子公司的 CellScape 空间单细胞蛋白质组学平台，以及去年与 AmberGen 合作推出的 MALDI HiPLEX-IHC 组织成像系统。 他介绍到，公司去年售出了 20 多套 HiPLEX-IHC 系统。　　Laukien 还讨论了布鲁克对瑞士蛋白质组学公司 Biognosys 的投资，布鲁克最近收购了该公司 80% 以上的股份。 Bruker 正在为 Biognosys 提供资金以在美国开设一个实验室，这笔投资将帮助 Bruker 从研究人员和行业团体那里获得业务，他们可能不具备自己操作公司质谱仪的专业知识或人员。 Biognosys 目前的年收入约为 1500 万美元，布鲁克预计该公司未来几年将实现两位数的增长。　　布鲁克2022年新产品新技术、市场动态大事记　　2月，布鲁克推出首款基于timsTOF技术的MPP系统，丰富高通量药物筛选平台。其具有 MALDI 的极快速度和久经考验的稳健性，并且在 HTS 中首次利用了布鲁克创新的捕获离子迁移谱 (TIMS) 技术。TIMS 通过利用分子碰撞截面实现等压线甚至异构体的快速气相分离。这与常规的 50000 质量分辨率和 QTOF-MS 检测相结合，可在 HTS 速度下实现革命性水平的特异性测定。timsTOF MPP 具有双 MALDI / ESI 离子源和布鲁克专利的smartbeam 3D激光技术，可实现与 uHTS 兼容的速度和高通量，并提供独特的基于激光的后电离技术 (MALDI-2 )选项以扩大化合物检测空间。作为 timsTOF MPP 解决方案的一部分，新的 MALDI PharmaPulse 2023 软件支持用于高通量药物筛选的应用。其自动化接口可实现与来自不同供应商的通用调度软件包协同工作。此外，MPP 2023 可将数据和结果无缝传输到下游分析软件，例如 Genedata Screener。　　4月，布鲁克宣布收购大气压DART(实时直接电离)技术的创新者IonSense公司，用于加快DART离子源技术的开发，以及加大在应用市场的应用开发投入，包括食品安全和法医学领域。　　5月，继收购DART后，布鲁克又一大动作进军工业领域！布鲁克和TOFWERK AG宣布建立战略合作伙伴关系，以提供高速、超灵敏的应用和工业分析解决方案，同时布鲁克对TOFWERK注入了新资本。布鲁克最近收购的实时直接分析(DART)技术与TOF-MS技术融合产生的新型业务机会分析解决方案也在开发计划中。　　6月，ASMS2022期间，布鲁克推出DART-EVOQ质谱组合产品，是一款结合了原位电离源(DART)的三重四极杆质谱仪。通过引入用于高通量定量的 DART-EVOQ 三重四极杆质谱仪，将实验室内外的质谱分析能力扩展到点对点高效分析。DART-EVOQ 不需要色谱分离来进行食品/饮料、法医、工业、安全、环境和制药等领域的分析。　　6月，布鲁克宣布了组织和肿瘤微环境(TME)空间多组学的重要创新。继布鲁克与 AmberGen 建立战略合作伙伴关系后，MALDI HiPLEX-IHC 质谱成像增强了关键性蛋白分析功能。布鲁克还宣布推出了用于 timsTOF fleX 系统的 smartbeam 3D MALDI 光源的 microGRID 模块。　　6月，布鲁克公司推出新的 timsTOF HT 系统，进一步拓展了革命性的 4D-多组学 timsTOF 平台。timsTOF HT 采用新型第 4 代 TIMS(trapped ion mobility separation，捕集离子淌度分离)XR cell 和14 位 Digitizer，可实现更宽动态范围、更深的肽段覆盖率和更准确的定量分析。该系统在 4D 血浆、组织蛋白质组和表观蛋白质组学中表现出色。　　2022年布鲁克在蛋白质组学、生物制药等领域进行了多项关键收购和商业投资，可以说是动作频频，基于此，2022年仪器信息网特别采访了布鲁克·道尔顿中国区掌门人何磊，与他进行了深入的交谈。点击了解　　不仅如此，2022年，布鲁克推出timsTOF HT(High Throughput)系统，直面蛋白成像的难题与挑战。可以说，布鲁克基于timsTOF持续进行着技术创新，并努力拓展蛋白质组学应用研究的边界。在此背景下，仪器信息网特别采访了布鲁克·道尔顿中国区组学与制药应用经理刘先明，与他就timsTOF平台的里程碑产品技术、4D-蛋白质组学技术以及蛋白组学成像技术难点、未来发展趋势等话题进行了深入的交流。点击了解 

美国马萨诸塞州比勒里卡和瑞士施利伦 —— 2023年1月4日 —— 布鲁克公司（纳斯达克代码：BRKR）和总部位于瑞士的Biognosys公司宣布达成战略合作关系，其中布鲁克对Biognosys进行了多数股权投资，相关财务细节没有公开披露，J.P.Morgan担任Biognosys的独家财务顾问。Biognosys的几位早期投资者已通过二级交易将其股份出售给布鲁克，布鲁克也将对Biognosys进行新的主要投资。Biognosys联合创始人兼首席执行官Oliver Rinner博士及其领导团队将继续管理Biognosys，使其成为世界领先的蛋白质组学和蛋白质组学CRO服务和蛋白质组学软件公司。Biognosys的生物标志物和生物制药客户也将在未来受益于Biognosys在美国的额外服务。借助布鲁克公司具有的更高通量和出色重现性的4D-蛋白质组学技术，Biognosys可以在不受表位交叉反应影响下开展更深入的、无偏差的高精度蛋白质组学研究。Biognosys基于质谱的蛋白质组学解决方案，帮助CRO服务和蛋白质组学软件用户揭示基因组、转录组和表型之间的联系，以探索疾病生物学的静态和动态性质。Biognosys的TrueTarget™、TrueDiscovery™和TrueSignature™研究服务解决方案特别为药物发现和开发提供深入的肽段水平的蛋白质组视角：TrueTarget™通过识别靶向/脱靶效应以及表征结合位点，独特地解决了药物发现中紧迫的挑战；TrueDiscovery™基于Spectronaut®蛋白质组学软件，可为蛋白质的表达、功能和结构提供无偏、多维度的洞察视角，血浆样本中可鉴定多达4200种蛋白质、在其他生物体液中可鉴定多达11000蛋白质，在组织细胞系中可鉴定多达13800种蛋白质；TrueSignature™有高精度、可定制、多重面板特点，可对蛋白质的药效学读数和临床生物标志物监测同时进行绝对定量，支持药物蛋白质组学的临床试验。布鲁克与Biognosys的合作有望在Biognosys专有蛋白质组学服务、软件和试剂盒的多功能组合与布鲁克开创性的timsTOF平台之间产生独特的协同作用。Biognosys计划在美国开设其第一个高级蛋白质组学CRO服务实验室，这也将是战略合作成果的结晶。Biognosys首席执行官兼联合创始人Oliver Rinner博士评论说：“我们很高兴与布鲁克合作，通过我们之间独特的协同作用，使客户从早期研究到临床开发能够更深入探索蛋白质组。我们已经和布鲁克在Spectronaut®软件支持的dia-PASEF®高通量、更深入的蛋白质组学方法有紧密的合作。Biognosys仍然致力于保持Spectronaut®，使它成为不依赖供应商的高性能蛋白质组学软件。我们计划在马萨诸塞州建立我们在美国的使用timsTOF平台CRO实验室，以便我们的客户可以从多种质谱技术中获益。”布鲁克生命科学质谱部门总裁Rohan Thakur博士说：“我们很高兴与Biognosys合作，扩大我们在美国的CRO业务。我们有许多生物标志物和生物制药客户甚至更多的潜在客户，可能更喜欢像Biognosys这样的蛋白质组学CRO服务专家，因为Biognosys可以将蛋白质组学快速、高质量和灵活地应用到他们的生物标志物或生物制药发现和研发中。随着dia-PASEF®工作流程被科研工作者接受，我们此次合作提供了蛋白质组学应用和数据科学专业知识的独特组合，这可以使更多的生物制药和诊断公司在使用无偏蛋白质组学进行决策时受益。”蛋白质组学先驱Ruedi Aebersold教授补充说：“十多年来，ETH分拆公司Biognosys将我们研究小组开创的新型蛋白质组学方法转化为强大的高性能工作流程，用于大规模基础和转化研究。我很高兴Biognosys和布鲁克之间新的合作关系将进一步加速高性能蛋白质组学研究。它还将为分析未探索的功能相关蛋白质组维度，例如蛋白质形式组成的调节、以及作为细胞状态功能的蛋白质相互作用网络，提供新一代技术方法的开发机会。”关于Biognosys公司在Biognosys，我们相信对蛋白质组的深入了解是获得突破性探索的关键，这可以显著改善人类健康。我们使生命科学研究人员、生物标志物和药物研究人员能够通过我们专有的新一代蛋白质组学服务、软件和试剂盒的多功能组合，包括TrueDiscovery™、TrueTarget™和TrueSignature™平台以及旗舰蛋白质组学软件Spectronaut®，从各个角度研究蛋白质组。这些解决方案提供了所有生物物种和样品类型中蛋白质表达、功能和结构的多维视图。Biognosys独特的专利技术利用高分辨率质谱法以行业领先的精度、深度和通量对数千个样本中的数千种蛋白质进行量化。Biognosys通过先进的数据分析将数据转化为可操作的见解，用于生物标志物和生物制药的研发、开发和转化研究。如需更多信息，请访问 www.biognosys.com关于布鲁克公司布鲁克正在帮助科学家们取得突破性的发现，开发新的应用程序，提高人类的生活质量。布鲁克的高性能科学仪器和高价值的分析和诊断解决方案使科学家能够在分子、细胞和微观水平上探索生命和材料。通过与客户的密切合作，布鲁克在生命科学分子和细胞生物学研究、应用和制药应用、显微镜和纳米分析以及工业应用方面实现了创新，提高了生产力，并取得了客户的成功。布鲁克提供差异化的、高价值的生命科学和诊断系统和解决方案，包括临床前成像、临床表型研究、蛋白质组学和多组学、空间和单细胞生物学、功能结构和凝析生物学，以及临床微生物学和分子诊断。请访问www.bruker.com

近年来，蛋白质组学在质谱技术的驱动下得以快速发展。特别是随着离子淌度技术成功的应用，为蛋白质组学发展带来了飞跃性的突破，随着4D-蛋白质组学技术横空出世，各个领域的专家学者取得了丰硕的成果。但是基于质谱技术的蛋白质组学研究仍面临严峻的挑战，如面对大队列样本的分析中，如何保证数据的高度重复性以及完整性，仍是亟待解决的问题。01传统DIA技术与DDA技术的优势与不足目前蛋白质组学主流的数据采集模式是DDA（Data-dependent Acquisition，数据依赖采集模式）以及DIA（Data-independent Acquisition，数据非依赖采集模式）。在DDA中，仪器根据扫描的一级谱图MS1中各个离子信号强度进行排序，选择强度在前N名的母离子进行二级碎裂。但是这种方式的缺点是高丰度组分严重影响检测结果、特别是对大队列样本的检测重复性差。DIA技术是将质谱全扫范围分为若干个窗口，能够将每一个预设的隔离m/z窗口中的每一个母离子都进行二级碎裂，获得碎片信息，因此数据利用率大大提高，缺失值减少。传统的DIA技术虽然能够全面的扫描样本离子信息，但是谱图十分复杂，让谱图的解析成为了另外一个挑战。虽然可以通过设置更窄的隔离窗口降低谱图的复杂度，但是对应的隔离窗口数目会变多，从而导致DIA扫描的循环时间变长。同时，由于一个前体离子在一个循环时间内仅被扫描一次，所以离子的整体利用率会下降。02dia-PASEF技术的诞生为了弥补传统DIA技术的不足，在Matthias Mann教授及Ruedi Aebersold教授等多个团队的强强联手下，基于TIMS（捕集离子淌度谱，Trapped Ion Mobility Spectrometry）+PASEF®（平行累积连续碎裂，Parallel Accumulation Serial Fragmentation）数据采集模式的dia-PASEF®技术应运而生，并于2020年11月在Nat Methods上发表了题为“diaPASEF: parallel accumulation–serial fragmentation combined with data-independent acquisition“文章。03dia-PASEF技术原理布鲁克公司timsTOF系列质谱的PASEF®数据采集模式拥有高灵敏度，高扫描速度的优势已被广泛证明。通过TIMS和PASEF®两大核心技术，实现离子在时间和空间上的聚焦，使得离子的利用率接近100%，大大提高了仪器的灵敏度和扫描速度（见图1）。dia-PASEF®技术将PASEF®扫描速度和灵敏度的优势应用于DIA技术。PASEF®累积离子的同时，对离子在淌度维度进行分离，并且离子在淌度池中的迁移速率与离子本身的m/z呈现很好的线性相关性。所以在dia-PASEF®技术中，首先是母离子在第一根淌度管中累积，然后在第二根淌度管中进行淌度分离，与此同时，DIA技术设置的隔离m/z窗口刚好与肽段的离子迁移率匹配，因此可以保证几乎所有离子都能被碎裂检测（见图2）。将dia-PASEF®技术与传统DIA和DDA技术比较，分别使用三种方法检测等量的样本，结果表明，dia-PASEF®技术通过超快的扫描速度，肽段在相同时间内被多次碎裂，使得dia-PASEF®产生的碎片离子峰强度远高于其它两种采集模式（图3a）。对比母离子离子流图进一步表明了dia-PASEF®技术能够有效地提高离子利用率，提升仪器的灵敏度（图3b和3c）。04dia-PASEF技术优势一. 超高灵敏度运用dia-PASEF®技术，仅需ng级别蛋白上样量，就可实现蛋白的深度覆盖。对不同上样量Hela样本（上样量分别为0.2ng、1ng、10ng、50ng、200ng），采用93min的液相梯度，300nL/min的流速，结合dia-PASEF®采集模式，使用DIA-NN进行数据分析。结果显示，上样量仅为0.2ng时，便能够鉴定到1741个蛋白，当上样量达到200ng时，可以达到接近9000的蛋白鉴定水平（图4a）。通过对比不同上样量数据重现性和稳定性，结果表明即使上样量为10ng，鉴定结果的CV值仅在7%左右（图4b）。显然，采用dia-PASEF®技术，即使在上样量很低的条件下，也能够达到超高的蛋白鉴定水平，同时能够保证数据的准确性，进一步凸显了dia-PASEF®技术高灵敏度的优势。二. 高通量分析当dia-PASEF®技术应用于高通量蛋白质组学时，依托4D平台超快扫描速度，短梯度下同样能够实现无与伦比的蛋白鉴定深度和数据完整度。布鲁克与Evosep公司合作，联合推出用于高通量蛋白质组学研究的整体解决方案。当使用5.6min梯度的Evosep色谱方法时，对应一天可以分析200例样本， 200ng Hela样本（200 SPD）蛋白平均鉴定量可以达到5420。同时，分析不同通量下的CV值，即使是在200 SPD的实验条件下，鉴定结果的平均CV值也低于8%，表明在高通量蛋白质组学分析中，dia-PASEF®技术依然可以保证定量的准确性和数据的完整度。上述结果表明， timsTOF Pro使用 dia-PASEF®采集模式能够在短梯度下实现更深度的蛋白覆盖，并且数据重复性好，使其非常适合大队列样本分析（图 5）。三. 蛋白深度覆盖和数据完整性高布鲁克质谱新品timsTOF HT，采用dia-PASEF®采集方法分析HYE蛋白混合标品（将Human、Yeast和E.Coli三个不同物种来源的蛋白酶解产物按照一定比例混合）。结果表明，使用25分钟梯度，仅需要100ng样品，单针平均鉴定可达11400个蛋白和116600条多肽。即使上样量为10ng，蛋白鉴定量仍然可超过8000，进一步突显了timsTOF HT联合dia-PASEF®方法的超高灵敏度（如图6A）。同时，dia-PASEF®技术具有高稳定性和高度重现性的特点，如图6B所示，相同样本5ng、10ng和100ng上样量之间可重复鉴定的蛋白数目为7065。通过分析6针100ng样本结果显示，99.4%（11204 Protein Groups）的蛋白能在所有样本中重复鉴定（如图6C）。四. 定量准确性高，动态范围宽对不同比例HYE蛋白混合样本（样品A：65% Human，15% Yeast，20% E.Coli，样品B：20% Human，15% Yeast，65%E.Coli）进行蛋白定量分析，结果显示不同上样量10ng、50ng、100ng下，两组样本中所有蛋白的定量比值与理论比值高度一致（图7A），且定量蛋白的动态范围达到5个数量级（图7B）。综上所述, 基于timsTOF系列仪器的4D-蛋白质组学平台，增加了额外一维淌度分离，开发的dia-PASEF®技术相较于常规的DIA和DDA技术，其优点如下：1. 双TIMS的协同工作结合PASEF®技术，使得dia-PASEF®实现了几乎100%的离子利用率，提升了检测灵敏度，使其非常适合微量样本分析；2. 在不牺牲隔离窗口循环时间的同时，淌度分离可有效降低谱图复杂度和提升鉴定可靠性；3. 仪器稳定性和超快扫描速度可以保证短梯度下的蛋白深度覆盖和数据重复性，使得dia-PASEF®更适合大队列样本分析。相信dia-PASEF®技术凭借着独特的优势，将大大加快组学研究向临床应用转化，使其能够更好服务于精准医疗相关研究。参考文献1.Meier F, et al. diaPASEF: parallel accumulation–serial fragmentation combined with data-independent acquisition[J]. Nature Methods, 2020, 17(12):1229-1236.2.Christina L , et al. Data-independent acquisition-based SWATH-MS for quantitative proteomics: a tutorial[J]. Molecular Systems Biology, 2018, 14(8):e8126.3. Romano H, et al. Speeding up label-free quantitation of complex proteome samples using dia-PASEF, 1803363-lcms-201-dia-pasef-lfq-ebook4.Vadim Demichev， et al. dia-PASEF data analysis using FragPipe and DIA-NN for deep proteomics of low sample amounts[J]. Nature Communications, 2022,13:3944

截至目前，人类蛋白质组计划收录的质谱数据可覆盖人类约90%的蛋白，同比可映射至其他物种的蛋白。尽管如此，复杂体系单针蛋白组学鉴定深度依旧受限于液相分离能力、质谱扫描速度和灵敏度等因素。近些年，基于离子大小和结构在气相中进行分离的技术成为质谱领域的关注焦点。该技术不仅在高效性和便捷性上点燃了大众对离子淌度的兴趣，更因其能结合传统液相 (LC) 和质谱 (MS) 的技术优势而备受瞩目。为了能将基于新型捕集离子淌度的4D-蛋白质组学技术讲清楚，我们将通过一系列的文章，携各位共同回顾捕集离子淌度结合飞行时间质谱的发展历程和最新的进展。01TIMS和PASEF技术的发展离子淌度谱 (Ion mobility spectrometry, IMS) 是通过额外加入一维离子淌度从而将离子根据大小和形状在气相中分离。传统漂移IMS中离子受弱电场中惰性缓冲气体阻尼效应，与惰性气体分子的碰撞会延缓运动。离子穿过漂移管的迁移时间由离子与缓冲气体的碰撞频率决定。因此离子迁移时间与结构、大小、质荷比及缓冲气体性质相关，根据迁移时间即可换算出离子碰撞截面积值 (Collision cross sections，CCS)，CCS值小的离子相较于CCS值大的离子能够更早的到达检测器。自1960年代起，IMS和MS检测器实现耦合，随后各种IMS方法被研发出来并不断更新。这其中包括漂移时间淌度谱（DIMS）、行波离子淌度谱（TWIMS）和捕集离子淌度谱（TIMS）等。尽管IMS在毫秒级的分析时间尺度增加了其在蛋白组学研究中的应用潜力，但仪器和数据的复杂度高及灵敏度低限制了IMS的广泛应用。目前，布鲁克专注于TIMS (trapped ion mobility spectrometry, TIMS) 和PASEF (parallel accumulation-serial fragmentation, PASEF) 联合技术。尽管从离子淌度发展的悠久历史来看，TIMS和PASEF兴起于十年前，属于相对新颖的技术，但新一代技术能够大幅增加离子传输效率和扫描速度，具有应用于蛋白质组学研究的无限潜力。2011年TIMS的推出 (Fernandez-Lima，et al. 2011) 颠覆了传统IMS技术，用气体吹动离子逆电场迁移并根据离子淌度将其分批释放。这种设计使离子淌度分辨率可不受设备物理尺寸限制大幅提升从而实现空间紧凑设计，也可在比常规低一个数量级的电压下运行。目前商业配置的设备拥有双TIMS配置，第一个TIMS具有10cm的离子通道主要用于离子捕集，而与其串联的第二个TIMS负责离子的分批释放。由于双TIMS能够将离子捕集和释放周期形成闭环，从而提升离子利用率至100%。在100ms极短时间内TIMS可对特定淌度区间的离子富集并将其压缩至1~2ms半峰宽的淌度峰，这就为TIMS结合TOF质量分析器实现快速检测提供了可能性。impact II平台配备了一个TIMS，成为新一代timsTOF仪器的前身。02TIMS和PASEF技术原理TIMS将离子捕获在一个电动通道中，通道从入口到出口充斥着2~3 mbar的气流 (图二A)。气流对各离子产生的吹力会因其空间横截面积产生差异，横截面积越大则受到的吹力越大。这种气流吹力促使离子往前运动，而沿通道增强的直流电场阻力方向则恰好相反，当受到的气体吹力和反向电场力相等时，离子将会稳定淌度管在这一特定位置，即离子被捕集住。由于相同离子淌度离子会稳定在相同位置上，这就使得在离子源区域和传输过程中呈现发散状态的离子实现时间和空间上的聚焦，有利于提高仪器灵敏度和扫描速度。分析过程中，通过逐渐降低电场强度将离子在淌度维度上逐级洗脱，离子受到气体推力不变，而随着电场力下降，离子就由大到小分批释放。电场强度的调节是通过保持出口电压不变，以恒定的用户定义的频率增加通道入口电压来实现。在相同累积时间的情况下，单TIMS会损失超过一半的离子，因为离子在释放的时候需要阻止离子源过来的离子进入淌度管，以免打乱其中离子分布稳态，而离子源端离子是持续存在的。因此，Silveira等人提出增加为双TIMS设计解决了该问题，该设计将整个通道分区为离子捕获区、离子传输区和TIMS分析区三个区域 (图二B)。这种双TIMS的配置将离子累积和释放划分在不同区域完成，也使得累积和释放能够实现时间上的并行。离子在捕获区被捕获累积，随后通过一步简单的传递将其转移至分析区进行离子淌度分析。同一时间，捕获区会再次被下一批离子填满，从而实现离子零浪费 (Silveira et al. 2017)。近些年，串联TIMS成为了发展趋势。PASEF的设计理念是利用离子累积和释放同步进行来提高MS/MS实验的效率。多肽离子通过捕集型离子淌度分析器进行分离，洗脱（~100ms）并在QTOF中检测，生成TIMS MS热图。在PASEF方法中，离子在淌度分析器中的分离和四级杆隔离同步进行，四级杆能快速切换到下一个母离子。timsTOF Pro采用了一种先进的分段四极质量过滤器，以提高离子传输和隔离效率。由于其超快的质量轴切换时间（034D-蛋白质组学的诞生2018年12月01日，德国Max Plank Institute生化研究所的 Matthias Mann团队在新一期的《Molecular Cellular Proteomics》上在线发表了研究论文《Online Parallel Accumulation–Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer》，文章中对timsTOF Pro平台在蛋白质组学分析中的表现进行了详细评估，也让4D-蛋白质组学正式进入大众视野，超快的灵敏度、超高的采集速度和超好的稳定性，让人们印象深刻。离子淌度首次被引入到大规模蛋白质组学分析，这使得蛋白质组学进入了4D新时代。4D-蛋白质组学是在3D分离即保留时间（retention time）、质荷比（m/z）、离子强度（intensity）这三个维度的基础之上增加了第四个维度，离子淌度（mobility）的分离（图5），进而大幅度的提高峰容量、扫描速度和检测灵敏度，带来蛋白质组学在鉴定深度、检测周期、定量准确性等性能的全面提升。相信到这里，大家对4D-蛋白质组学技术研发背景有了一个全面的了解。小编在这里也提前做一个预告，在的面的几期，我们将进一步对全4D的采集模式（dda-PASEF®，dia-PASEFF®，prm-PASEF®）及其应用优势、4D-数据处理等方面进行详细的讲解。参考文献 Florian Meier, et al., Online Parallel Accumulation–Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer. Molecular & Cellular Proteomics, 2018Florian Meier, et al.,Trapped Ion Mobility Spectrometry and Parallel Accumulation-Serial Fragmentation in Proteomics. Molecular & Cellular Proteomics, 2021Fernandez-Lima, et al., Gas-phase separation using a trapped ion mobility spectrometer. Int.J. Ion Mobil. Spectrom. 2011