2023年6月，赛默飞隆重推出了基于全新质量分析器的Thermo Scientific™ Orbitrap™ Astral™高分辨质谱仪，该质谱仪一经发布，就引起了业界的广泛关注。Orbitrap Astral质谱分析仪在Exploris 480的基础上，集四极杆质量分析仪、Orbitrap质量分析仪、Astral质量分析仪于一体，完美融合三大质量分析器，能够快速获取高质量、高分辨率、高灵敏度和宽动态范围的精确质量（HRAM）数据，最大限度提升解决方案的性能和可用性。伯远生物作为一站式基因功能研究的引领者，率先引进了华中地区首台Orbitrap Astral高分辨率质谱仪，搭建了 “表观组-转录组-蛋白组-代谢组”四位一体的多组学平台，以期为科研人员提供更全面、更高水准的多组学服务以及更完善的一站式CRO服务！
Orbitrap Astral在蛋白质组学中的应用案例
案例一
2023年10月6日，华盛顿大学基因组科学系Michael J. MacCoss教授团队在Journal of proteome research（IF：4.4）上发表了题为“Evaluating the Performance of the Astral Mass Analyzer for Quantitative Proteomics Using Data-Independent Acquisition”的研究性论文。在本研究中，团队通过使用数据独立采集技术评估了Orbitrap Astral质谱仪在定量蛋白质组学中的性能，结果发现Astral质谱仪每单位时间定量的肽比Thermo Scientific Orbitrap质谱仪（长期以来一直是高分辨率定量蛋白质组学的黄金标准）多5倍，并且Orbitrap Astral质谱仪可在宽动态范围内产生高质量的定量测量（图1）。
同时，在血浆样品的检测中团队开发了一套全新的处理方案，使用基于磁珠的方法从血浆中富集覆膜颗粒组分，经处理后的样品，使用Orbitrap Astral高分辨质谱仪在60分钟梯度内定量超过5000种血浆蛋白。说明Orbitrap Astral高分辨质谱仪非常适合鉴定血浆这类高动态范围的样品，并且，其可在动态范围非常宽的样品中检测到更多的生物标志物（图2）。
案例二
2024年3月22日，美国加利福尼亚州洛杉矶雪松西奈医学中心Jennifer E Van Eyk教授团队在bioRxiv（预印本）上发表了题为“Paradigm shift in biomarker translation: a pipeline to generate clinical grade biomarker candidates from DIA-MS discovery”的研究性论文。在本研究中，团队创建了靶向提取定量评估（TEAQ）软件包，可自动从DIA-MS数据中选择符合可靠性、可重复性、线性和精确度严格标准的原型特征肽。团队通过使用Orbitrap Astral MS鉴定血浆样本，证明可以从DIA-MS数据中识别特征肽。详细而言，团队通过DIA-MS使用混合消化人血浆样品评估了Orbitrap Astral MS平台在三种不同通量下的性能，并将其与之前发布的Orbitrap Exploris™ 480 MS及Evosep One联用使用相同血浆获得的数据进行了比较。结果发现Orbitrap Astral MS在所有样品通量协议中均表现出色，与之前发布的同一混合血浆样本的Exploris 480 MS数据集相比，Orbitrap Astral MS表现出优异的灵敏度、重现性和完整性，鉴定出1.7倍以上的蛋白质，且中值CV更低（图3）。
案例三
2024年3月7日，巴黎萨克雷大学医药与健康技术系Jean Armengaud教授团队在Microbiome（IF：15.5）上发表了题为“Evaluating the Performance of the Astral Mass Analyzer for Quantitative Proteomics Using Data-Independent Acquisition”的研究性论文。在本研究中，团队旨在通过分析生物系统中的主力蛋白质，元蛋白质组学使我们能够列出任何微生物群中存在的分类群，监测它们的相对生物量，并描述复杂生物系统的功能。团队首次展示了利用Orbitrap Astral从真实的宏蛋白质组学样本中获得的结果，即在单个微生物样本中，通过90分钟DIA分析识别和量化了44204个蛋白质组，控制FDR搜索为1%，与迄今为止我们所知的关于真实元蛋白质组样本的所有报告相比，这是一个突破性的数字。一旦在分析程序的所有阶段进行了特定的优化，这个值将来会更高。在30分钟的DIA运行中涵盖超过122000个独特肽和38000个蛋白质组，同时在分析运行中保持非常好的可重复性，这种能力也是非常有希望的（图4）。
Orbitrap Astral vs Orbitrap Exploris 480
上文，小医已经向大家分享了一些Orbitrap Astral在蛋白质组学中的实际应用，相信大家已经对Orbitrap Astral的功能有了一定的了解，下面，小医对Orbitrap Astral与 Orbitrap Exploris 480进行了比较，方便大家选择。
从前面的介绍中，不难看出，Astral是Exploris 480的升级版，其遥遥领先的优点包括：更高的样本检测通量、前所未有的蛋白鉴定深度、超高灵敏度、更精准的定量、更高的仪器稳定性与重现性。2023年8月29日，Daniel Hornburg教授团队在bioRxiv（预印本）上发表了题为“Protein Coronas on Functionalized Nanoparticles Enable Quantitative and Precise Large-Scale Deep Plasma Proteomics”的研究性论文。在本研究中，团队主要研究了利用功能化纳米粒子（NP）通过电晕效应形成蛋白“冠”来实现定量和精确的大规模深度血浆蛋白质组学研究。团队研究了使用深度血浆蛋白质组学工作流程与Orbitrap Exploris 480及Orbitrap Astral仪器结合使用时的倍数变化准确性、线性、精密度和统计功效。结果表明使用Orbitrap Astral基于NP的工作流程能够准确识别血浆中6000多种蛋白质（错误发现率为1%），与仅限于检测数百种血浆蛋白质的黄金标准纯血浆工作流程相比，NP有助于以准确的倍数变化、高线性和精度定量更多蛋白质（图5）。
通过自动化的NP工作流程与全新的Orbitrap Astral检测器结合，能够进行高通量、深度和定量的血浆蛋白质组学研究，并具有足够的能力以肽水平分辨率发现新的生物标志物特征，为发现大量新的biomarker铺平道路。
2023年6月6日，丹麦哥本哈根大学Jesper V. Olsen教授团队联合赛默飞在bioRxiv（预印本）上发表的题为“Narrow-window DIA: Ultra-fast quantitative analysis of comprehensive proteomes with high sequencing depth”研究性论文展示了Orbitrap Astral的优越性，其研究结果如下：
（1）Orbitrap Astral MS可实现窄窗口DIA，隔离宽度与DDA分析相当。
（2）全覆盖蛋白质组的短梯度极致探究，过去酵母蛋白质组1h极致结果是4000个蛋白，而Astral高分辨质谱8min梯度即可得到4100个蛋白，上机梯度15min以后可达到4500个蛋白。人293T细胞在Astral高分辨质谱1h上样量2μg时可达到9879个蛋白，且即使是上样量减少到100ng时仍能覆盖88%的蛋白（图6）。
（3）根据前体m/z对微量样本窗口位置进行系统梯度优化；
（4）提高无标记定量的定量精度和准确度，Orbitrap Astral MS能够在28min梯度中识别超14000种蛋白质和超260000种肽前体，Orbitrap Exploris 480 MS在45min梯度中只能鉴定约7000种蛋白质和约76000种肽前体（图7）；
（5）快速多次采集策略以获得深度蛋白质组；
（6）超快速窄窗口DIA助力系统生物学和临床蛋白质组学分析，如：DIA 3Th 180SPD方法应用到酵母突变体的系统生物学评价，DIA 3Th 180SPD方法应用到酵母突变体的系统生物学评价。由于篇幅有限，本文不再详述实验结果，感兴趣的同学可自行下载文献，进行深入解读。
参考文献
Dumas T, Martinez Pinna R, Lozano C, et al. The astounding exhaustiveness and speed of the Astral mass analyzer for highly complex samples is a quantum leap in the functional analysis of microbiomes[J]. Microbiome, 2024, 12(1): 46.
Fu Q, Vegesna M, Sundararaman N, et al. Paradigm shift in biomarker translation: a pipeline to generate clinical grade biomarker candidates from DIA-MS discovery[J]. bioRxiv, 2024: 2024.03. 20.586018.
Heil L R, Damoc E, Arrey T N, et al. Evaluating the performance of the Astral mass analyzer for quantitative proteomics using data-independent acquisition[J]. Journal of proteome research, 2023, 22(10): 3290-3300.
Huang T, Wang J, Stukalov A, et al. Protein Coronas on Functionalized Nanoparticles Enable Quantitative and Precise Large-Scale Deep Plasma Proteomics[J]. bioRxiv, 2023.
Guzman U H, Martinez del Val A, Ye Z, et al. Narrow-window DIA: Ultra-fast quantitative analysis of comprehensive proteomes with high sequencing depth[J]. BioRxiv, 2023: 2023.06. 02.543374.
