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吳珊湖 李向軍

Orbitrap Astral 與您一起探索生命世界的星辰大海：

        生命科學(xué)的研究中，代謝組作為蛋白組的下游組學(xué)，是一切生命活動(dòng)的總體映射，是更能反應(yīng)生命體實(shí)時(shí)狀態(tài)的組學(xué)，代謝組和蛋白組一起，構(gòu)成了生命科學(xué)領(lǐng)域中的重點(diǎn)研究部分。

Asymmetric Track Lossless (Astral) analyzer——非對(duì)稱軌道無(wú)損質(zhì)量分析器，對(duì)比Orbitrap具有更快的掃描速度、更高的靈敏度，不光可以幫助科研工作者探索蛋白組的星辰大海，還能在代謝組研究上重塑深度鑒定的可能性，更深入地解析生命活動(dòng)的奧秘，讓我們來(lái)看一下Astral在代謝組學(xué)上的表現(xiàn)。

代謝組學(xué)研究案例：

UC Davis的西海岸代謝組學(xué)研究中心進(jìn)行了一項(xiàng)疼痛隊(duì)列研究，收集了膝關(guān)節(jié)疼痛患者的血漿樣本，分為了三個(gè)組，分別是膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前（基礎(chǔ)狀態(tài)）、6周和3個(gè)月后，目的是通過(guò)檢測(cè)代謝譜的變化來(lái)了解疼痛感覺(jué)的機(jī)制。在Orbitrap Astral儀器上開(kāi)發(fā)了4min內(nèi)的Hilic模式分析方法，并對(duì)比了不同的采集模式，分別是OT-AT和OT-OT，OT-AT代表Orbitrap一級(jí)分析，Astral二級(jí)分析，OT-OT代表Orbitrap做一二級(jí)分析；

圖1 OT-AT 與OT-OT方法模板

圖2對(duì)比了OT-AT與OT-OT兩模式分別檢測(cè)乙酰異羥肟酸的一級(jí)質(zhì)譜譜圖，圖3對(duì)比了OT-AT與OT-OT分別檢測(cè)次黃嘌呤的一級(jí)質(zhì)譜譜圖，雖然一級(jí)譜圖均由Orbitrap采集，但由于Astral二級(jí)掃描速度更快，從而OT-AT模式下比OT-OT模式一級(jí)的譜圖點(diǎn)數(shù)更多，點(diǎn)數(shù)更多帶來(lái)更穩(wěn)定的定量峰面積結(jié)果，同時(shí)，在一定程度上可以提高靈敏度（如圖2所示）。

圖2 OT-AT與OT-OT檢測(cè)乙酰異羥肟酸一級(jí)譜圖對(duì)比

圖3 OT-AT與OT-OT檢測(cè)次黃嘌呤一級(jí)譜圖對(duì)比

從圖4結(jié)果來(lái)看，對(duì)比OT-OT分析模式，OT-AT模式下檢測(cè)到的化合物（以帶分子式的feature計(jì)）數(shù)目提高了兩倍，而帶二級(jí)譜圖的化合物數(shù)目提高了4倍，證明了Astral的快掃描速度可以帶來(lái)更多的化合物鑒定結(jié)果；從圖5 的化合物色譜分布圖來(lái)看，在峰面積更低的區(qū)域里，OT-AT的檢測(cè)覆蓋度遠(yuǎn)超OT-OT儀器，從側(cè)面證明了Astral更高的靈敏度；

圖4 OT-AT與OT-OT的化合物檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

圖5 OT-AT與OT-OT的化合物色譜分布圖對(duì)比

更多的化合物鑒定結(jié)果帶來(lái)的好處是更能準(zhǔn)確反應(yīng)樣本間的差異，從PCA圖的對(duì)比來(lái)看，OT-AT分析模式下的組間差異要比OT-OT的組間差異更加明顯，更能反應(yīng)樣本的差異情況（圖6）；

圖6 OT-AT 與OT-OT的PCA圖對(duì)比

基于Orbitap Astral更多的化合物鑒定結(jié)果，鑒定到了之前膝關(guān)節(jié)患者血漿樣本中沒(méi)有檢測(cè)到的差異性化合物，包括泮托拉唑（治療消化系統(tǒng)疾病的藥物，副作用為關(guān)節(jié)痛、肌肉痛）、水蘇堿、賴氨酸、乙酰肉堿，通過(guò)差異性化合物的發(fā)現(xiàn)，可以更深入地發(fā)掘疼痛機(jī)制。

Orbitrap Astral 完美實(shí)現(xiàn)SQUAD (Simultaneous Quantitation and Discovery)—— 同時(shí)定性定量代謝組學(xué)分析流程（圖7），對(duì)比老一代orbitrap儀器，可以實(shí)現(xiàn)更低的樣本上樣量、更快的數(shù)據(jù)采集方法、更多的化合物鑒定結(jié)果、更準(zhǔn)確的化合物定量結(jié)果，精準(zhǔn)鑒定的同時(shí)完成準(zhǔn)確的定量分析。

圖7 Orbitrap Astral SQUAD代謝組學(xué)流程圖

常言道，天下武功，唯快不破，ms/ms 200 Hz 的掃描速度， Astral 無(wú)疑把“快"字拿下了，搭配Orbitrap 真正實(shí)現(xiàn)了“快、穩(wěn)、準(zhǔn)、狠"四字訣，其中“穩(wěn)"體現(xiàn)在大隊(duì)列數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性上，“準(zhǔn)"體現(xiàn)在質(zhì)量精度和定量結(jié)果準(zhǔn)確性上，“狠"體現(xiàn)在Astral不遺余力的儀器性能，“快、穩(wěn)、準(zhǔn)、狠"四字訣的實(shí)現(xiàn)讓Orbitrap Astral牢牢把握住了探索生命科學(xué)領(lǐng)域的“武功"，讓我們與Orbitrap Astral 一起駛向生命科學(xué)的星辰大海。