布魯克最新發(fā)布 | 4D-代謝組學(xué)和4D-脂質(zhì)組學(xué)新突破
新型VIP-HESI離子源將4D-代謝組學(xué)、4D-脂質(zhì)組學(xué)和小分子定量篩選工作流程的靈敏度提高了10倍以上；
數(shù)據(jù)庫(kù)全新發(fā)布包含CCS值的代謝物數(shù)據(jù)庫(kù)METLIN-4D；
數(shù)據(jù)處理軟件集成了代謝物CCS值預(yù)測(cè)功能CCS-Predict Pro；
新款代謝組學(xué)軟件MetaboScape 2022和TASQ 2022，支持引入CCS值信息的4D-代謝物鑒定流程，支持4D-脂質(zhì)組學(xué)專(zhuān)用鑒定方法，減少脂質(zhì)假陽(yáng)性識(shí)別。
美國(guó)馬薩諸塞州比爾里卡 ——2021年6月21日，布魯克在其全球4D-Metabolomics? eXceed 網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上發(fā)布了全新VIP-HESI離子源、TIMS CCS數(shù)據(jù)庫(kù)——METLIN-4D、CCS-Predict Pro軟件和MetaboScape 2022軟件。
VIP-HESI離子源可以顯著提高檢測(cè)靈敏度。軟件方面，提供新的集成軟件工具CCS-Predict Pro，以增加4D-代謝組學(xué)和4D-脂質(zhì)組學(xué)工作流程的數(shù)據(jù)可靠性。
可加熱的VIP-HESI離子源可以發(fā)揮去溶劑作用，使靈敏度提高16倍，從而可以在所有小分子檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)全新應(yīng)用。VIP-HESI源可以連接到timsTOF Pro 2平臺(tái)，同時(shí)提高4D-代謝組學(xué)和4D-脂質(zhì)組學(xué)的檢測(cè)靈敏度。它還可以與布魯克高性能的impact II QTOF MS系統(tǒng)兼容，以改進(jìn)食品、環(huán)境、法醫(yī)和制藥應(yīng)用中農(nóng)藥、藥物和藥物代謝物的定量分析，更高的靈敏度可檢測(cè)低濃度污染物。
圖：裝載VIP-HESI離子源的timsTOF Pro 2質(zhì)譜儀
布魯克的合作伙伴們使用碰撞截面積值（CCS）在4D-代謝組學(xué)方面取得了重大進(jìn)展。其中，代謝組學(xué)METLIN數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建者——美國(guó)Scripps研究所的Gary Siuzdak教授，使用TIMS/PASEF方法采集的準(zhǔn)確的CCS值創(chuàng)建了METLIN-4D數(shù)據(jù)庫(kù)。METLIN數(shù)據(jù)庫(kù)是世界上最大的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，包含超過(guò)50萬(wàn)種化合物的質(zhì)譜譜圖。隨著METLIN-4D數(shù)據(jù)庫(kù)的加入，timsTOF Pro系統(tǒng)上測(cè)量的CCS值將MS/MS譜圖一塊，用于代謝物鑒定，增加檢測(cè)結(jié)果的可信度。這些CCS值將在所有timsTOF系列儀器上通用，以通過(guò)減少歧義來(lái)增加可信度，進(jìn)而減少代謝物的錯(cuò)誤鑒定。
布魯克還介紹了CCS-Predict Pro軟件，這是一款預(yù)測(cè)小分子代謝物CCS值的算法工具。CCS-Predict Pro為未知化合物提供了基于大規(guī)模CCS值的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)。CCS-Predict Pro使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)識(shí)別代謝物可能的結(jié)構(gòu)，包括暴露組學(xué)和藥物代謝物分析。
所有4D-代謝物分析流程都可在更新的MetaboScape 2022軟件中運(yùn)行，該軟件繼續(xù)支持 CCS的工作流程。MetaboScape 2022 中包含4D-Lipidomics的進(jìn)一步進(jìn)展，以提供易于使用的脂質(zhì)組學(xué)。MetaboScape 2022使用新方法顯示了潛在的假陽(yáng)性鑒定結(jié)果，其中CCS值和保留時(shí)間決定了基于MS/MS碎片化結(jié)果的鑒定是否符合脂質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種采用正交脂質(zhì)特征的方法可以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，并可以更快地驗(yàn)證潛在的脂質(zhì)生物標(biāo)志物。
布魯克還宣布將CCS值納入TASQ 2022中，以便通過(guò)布魯克TargetScreener定量工作流程對(duì)食品和環(huán)境樣品中的污染物進(jìn)行更準(zhǔn)確的識(shí)別。這些工具的結(jié)合使得4D-脂質(zhì)組學(xué)和4D-代謝組學(xué)在生物學(xué)和分子水平上研究更為便利，為研究人員提供更完整更全面的數(shù)據(jù)。
VIP-HESI離子源
真空絕緣探頭-可加熱ESI源是一個(gè)集成APCI探頭的雙離子源。VIP-HESI離子源與timsTOF系統(tǒng)和impact II兼容，適用于μL/min至mL/min流速范圍。在正離子模式和負(fù)離子模式下，HESI和APCI模式都能顯著提高靈敏度。例如在毛發(fā)分析中，VIP-HESI離子源將濫用藥物的檢測(cè)敏感度提高16倍，這允許檢測(cè)人員使用更短的頭發(fā)樣本來(lái)創(chuàng)建更詳細(xì)的藥物使用時(shí)間表。
圖：VIP-HESI離子源
另一個(gè)靈敏度提高超過(guò)10倍的應(yīng)用案例是在環(huán)境和食品分析領(lǐng)域，靈敏度的提高可以簡(jiǎn)化樣品制備過(guò)程或讓新興、低濃度污染物（如PFAS類(lèi)分子）的早期檢測(cè)成為可能。在timsTOF系統(tǒng)上使用VIP-HESI還允許在相似的保留時(shí)間內(nèi)洗脫異構(gòu)體，并通過(guò)CCS分離實(shí)現(xiàn)單獨(dú)定量分析。這種強(qiáng)力的結(jié)合使暴露組學(xué)的研究人員能夠更詳細(xì)地闡明影響人類(lèi)健康的暴露化合物。
最后，在負(fù)離子模式下，血漿中脂質(zhì)的檢測(cè)靈敏度獲得了5倍提升，這讓4D-脂質(zhì)組學(xué)中識(shí)別出更多的獨(dú)特脂質(zhì)，得到更多的生物學(xué)信息。
全球最大的TIMS CCS數(shù)據(jù)庫(kù) —— METLIN-4D
測(cè)量CCS值是整合小分子4D工作流程最可靠方法。METLIN-4D CCS數(shù)據(jù)庫(kù)是第一個(gè)測(cè)量超過(guò)10000種參考化合物的CCS數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以大大提高小分子和化合物鑒定的準(zhǔn)確率。布魯克的timsTOF平臺(tái)可以用正、負(fù)模式測(cè)量參比化合物的所有CCS值。這些數(shù)據(jù)可與布魯克MetaoBASE Personal Library 3.0鏈接，其中包含METLIN化合物庫(kù)中100000種化合物的質(zhì)譜譜圖庫(kù)，提高了MetaboScape2022中化合物注釋的數(shù)據(jù)可靠性。
美國(guó)加州的Scripps研究所代謝組學(xué)和質(zhì)譜學(xué)中心主任Gary Siuzdak教授表示：“CCS值為分子添加了一個(gè)正交標(biāo)識(shí)符。在timsTOF平臺(tái)上可以’免費(fèi)’獲取所有分析化合物的CCS值。我們可以使用這些CCS值來(lái)提高對(duì)使用新 METLIN-4D庫(kù)的廣泛化合物進(jìn)行注釋的信心。我們已經(jīng)將測(cè)量得到的10000個(gè)化合物CCS值收錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并繼續(xù)不斷地?cái)U(kuò)大。”
CCS-Predict Pro軟件和MetaboScape 2022
MetaboScape 2022是布魯克針對(duì)代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)CCS值的一體化軟件解決方案的最新版本，同時(shí)使用了最新的脂質(zhì)標(biāo)記建議。4D Kendrick質(zhì)量缺陷分析與基于使用動(dòng)態(tài)交叉驗(yàn)證的回歸模型自動(dòng)異常值檢測(cè)相輔相成。基于數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)則的注釋工具進(jìn)行注釋的脂質(zhì)將由根據(jù)3D超平面模型計(jì)算的預(yù)測(cè)CCS值自動(dòng)評(píng)級(jí)。
圖：3D超平面模型計(jì)算用于預(yù)測(cè)脂質(zhì)的CCS值
布魯克代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)業(yè)務(wù)部門(mén)經(jīng)理Lucy Woods博士評(píng)論道：“我們的4D-脂質(zhì)組學(xué)工作流程利用CCS預(yù)測(cè)和Kendrick質(zhì)量缺陷分析，減少了脂質(zhì)注釋的模糊性，這些功能使任何實(shí)驗(yàn)室都可以輕松地分析4D脂質(zhì)體?！?/p>
對(duì)于其他小分子結(jié)構(gòu)，CCS-Predict Pro軟件預(yù)測(cè)的CCS值可以幫助注釋并減少潛在的候選化合物數(shù)量。
上海有機(jī)化學(xué)研究所代謝組學(xué)研究中心主任朱正江教授認(rèn)為，作為在CCS預(yù)測(cè)方面使用機(jī)器學(xué)習(xí)的開(kāi)拓者之一，隨著CCS值預(yù)測(cè)方法的出現(xiàn)，充分利用CCS值來(lái)進(jìn)行未知化合物的注釋將成為一種趨勢(shì)。這將為非靶向代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)研究帶來(lái)新的突破。
朱正江教授現(xiàn)在正在使用timsTOF Pro平臺(tái)持續(xù)構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)方法的訓(xùn)練庫(kù)。朱正江教授表示：“timsTOF Pro是一個(gè)多功能平臺(tái)，用戶可以在一個(gè)平臺(tái)上完成所有應(yīng)用程序，儀器設(shè)計(jì)超過(guò)了市場(chǎng)上任何其他產(chǎn)品。”
