布鲁克在USHUPO 2021大会最新成果发布

——深度无偏向性血浆蛋白质组学、PaSER 1.1软件和新型交联耗材的新成果

• 　　牛津大学Roman Fischer教授展示了高通量4D-蛋白质组学技术，只需10~20分钟即可在未去高峰度蛋白的血浆样本中检测出大于350种蛋白质，实现了高通量、高度可靠性的生物标记物发现。

• 　　OmicEra诊断集团实现了在单台timsTOF Pro系统上，以每天60个样品的分析速度，仅用时12天，实现了对源于31名COVID-19患者的720个未去高峰度蛋白的血清样本检测，成功定量分析了502种蛋白质，发现其中116种蛋白质在表达水平上具显著变化。

• 　　使用Seer Proteograph™产品套件对血浆样本处理后，在TIMS/PASEF分析时可得到前所未有覆盖深度、高通量和高扩展性结果——鉴定出超过1,700种蛋白质。

• 　　PaSER软件1.1版本正式发布，内容包括性能增强和4D-蛋白质组学在淌度辅助质量对齐（MOMA）分析的可视化。

• 　　推出了可富集的PhoX交联剂和三个可裂解交联剂，MaxQuant和XlinkX支持分析分析来自timsTOF的交联数据，可用于结构蛋白质组学和蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）相关研究。

2021年3月8日，布鲁克在第17届美国HUPO线上会议（US HUPO 2021）上宣布了深度、无偏向性血浆蛋白质组学方面等多项合作进展，这些合作展现了timsTOF Pro在4D-蛋白质组学研究中的高灵敏度和高动态范围。

　　布鲁克与科罗拉多大学安舒兹医学中心Kirk Hansen教授的最新合作成果于美国东部时间3月9日下午在美国HUPO大会上进行的布鲁克线上研讨会中发表。Hansen教授在报告中介绍了COVID-19患者血浆蛋白质组学的研究，以及创伤患者血浆蛋白质组学变化的大队列比较。

　　Hansen教授对每个样品进行成千上万次测量，揭示了急性损伤和疾病状态下蛋白质的动态变化，通过开展更大范围的临床研究，团队阐明了两者之间的分子关系与机制，该研究具有超越当前诊断方法的潜力。

　　Hansen教授说：“因为timsTOF Pro的高扫描速度，高灵敏度和高通量的特性，我们最近才重新进入血浆蛋白质组学领域。结合Evosep One系统，两者搭建的系统提供了几年前不可能实现的高可靠性和高通量。”

　　2021年初，布鲁克与Mann教授团队发表的论文，突破性地展示了无偏差定量分析的真单细胞蛋白质组学，其可以解决单细胞生物学和病理生物学中的重要问题。布鲁克计划在2022年初推出单细胞专用的timsTOF系统，用于单细胞蛋白质组学的无偏差定量分析。

　　布鲁克最近与Mann和Theis团队共同在《Nature Communications》发表了最新成果，该研究涉及大规模肽段的碰撞截面（CCS）测量和4D-蛋白质组学机器学习的优势。利用机器深度学习，可以预测来自任何生物体中，任何肽段的CCS值，充分利用额外的第四维CCS信息为更先进的4D-蛋白质组学工作流程奠定了基础。

图1：用TIMS和PASEF进行大规模肽段CCS测量

来源：www.nature.com/articles/s41467-021-21352-8

　　PaSER 1.1 实时蛋白质组学搜索

　　布鲁克发布了PaSER软件v.1.1，该软件在3月9日美国HUPO研讨会上，由布鲁克公司蛋白质组学业务开发总监Chris Adams博士做了详细介绍。PaSER是在布鲁克收购的IP2软件基础上，基于GPU计算的蛋白质组学数据库实时搜索软件。PaSER是Parallel Search Engine In Real-time的缩写，是在GPU上进行并行化、多线程的实时搜索，比常规的数据采集能更快地获得结果。在实验完成后，就可以“实时”获得肽段和蛋白质的鉴别结果，实现高通量4D-蛋白质组学分析。

　　除了性能增强之外，PaSER 1.1还增加了4D数据的可视化，包括MOMA特征功能和搜索结果。4D-蛋白质组学分析的一个强大功能是淌度辅助质量对齐（MOMA）分析，在常规3D-蛋白质组学中无法区分的共洗脱同分异构体，利用精确的CCS值进行淌度分离。

　　化学交联用于结构蛋白质组学和蛋白质-蛋白质间相互作用（PPI）研究

　　布鲁克宣布推出用于研究蛋白质结构和相互作用研究的新款蛋白质化学交联（XL-MS）耗材和软件。在获得乌特勒支大学许可后，由Albert Heck和Richard Scheltema团队开发的PhoX交联剂将于今年春季由布鲁克进行商业化。PhoX是一种具有磷酸酯基团的可富集交联剂，利用金属磁珠，可以在XL-MS反应产生的复杂混合物中进行亲和纯化。这种富集极大地增强了检测交联肽的能力，Albert Heck、Richard Scheltema和布鲁克之间的合作研究表明，通过使用caps-PASEF进行TIMS分离，可以显著增强交联肽段检测能力（MCP，2020年7月20日，19（10）：1677-1687）。布鲁克在春季还将推出3种可裂解交联剂，由于在MS/MS实验中，交联剂的裂解便于检测到分子间的特征质量差异，该优势使这3种交联剂在某些研究小组中被列为首选。

　　化学交联数据分析非常复杂，需要自动分析软件。来自德国马克斯·普朗克研究所的Juergen Cox教授团队开发的新版MaxQuant软件中，已经支持分析timsTOF Pro系统中XL-MS数据。目前团队正在进行beta版测试，预计将于2021年4月发布。

　　深度、无偏向性血浆蛋白质组学的研究进展

　　最近，几个研究小组使用多种方法对血浆蛋白质组学研究并得到了令人兴奋的结果。2021年2月，牛津大学纳菲尔德分校医学院的Roman Fischer教授，在Genetic Engineer & Biotech News上发表了“High-Throughput Proteomics During a Pandemic”该项研究成果。Fischer教授使用高通量4D-蛋白质组学研究了数百个来自不同患病程度的COVID-19患者血浆样品、健康人群以及患有其他疾病（如败血症）患者的血浆样本。

　　同样在2021年2月，来自德国Planegg的OmicEra诊断集团的研究人员在MedRxiv上发表了预印稿“High-resolution longitudinal serum proteome trajectories in COVID-19 reveal patients-specific seroconversion”。研究中31名样本患者在31天里进行纵向追踪，并使用高通量4D-蛋白质组学分析。这项研究采用OmicEra自动化蛋白质组学流程，搭配在Evosep One色谱系统上运行21分钟的洗脱梯度，可达到每日60个样本的分析通量。

　　使用这个方法，OmicEra在单台timsTOF Pro系统上分析了720个未去高峰度的血清样本，历时12天，总共定量分析了502种蛋白质，发现约116种蛋白质在表达水平上发生了变化。在US HUPO上，布鲁克将与OmicEra联合发布血清蛋白质组学的相关应用说明。

　　Seer（www.seer.bio）在US HUPO 2021上展示了与布鲁克合作成果的海报。海报展示了Seer制造的纳米颗粒与TIMS/PASEF方法相结合的独特分析功能。该研究使用90分钟梯度的DDA nanoLC-TIMS-MS/MS方法鉴定出了1,700多个蛋白，实现了无偏差、高覆盖深度、高扫描速度的血浆蛋白质组分析。Seer的Proteograph产品套件与TIMS/PASEF方法的结合，为无偏差、深层蛋白质组学提供了扩展性的解决方案，几乎所有实验室都可以使用。

　　布鲁克蛋白质组学业务发展总监Chris Adams说：“我们很高兴看到血浆蛋白质组学领域正在快速发展，我们期待该领域在液体活检多组学转化研究和生物标志物验证中迅速发展。TIMS/PASEF方法的高通量、高稳定性以及4D-蛋白质组学独特的选择性和灵敏度等优势，使血浆蛋白质组学在深层、无偏差分析方面取得了实质性的进步。”