Orbitrap Astral 助力代谢组学更上一层楼

吴珊湖 李向军

Orbitrap Astral 与您一起探索生命世界的星辰大海：

        生命科学的研究中，代谢组作为蛋白组的下游组学，是一切生命活动的总体映射，是更能反应生命体实时状态的组学，代谢组和蛋白组一起，构成了生命科学领域中的重点研究部分。

Asymmetric Track Lossless (Astral) analyzer——非对称轨道无损质量分析器，对比Orbitrap具有更快的扫描速度、更高的灵敏度，不光可以帮助科研工作者探索蛋白组的星辰大海，还能在代谢组研究上重塑深度鉴定的可能性，更深入地解析生命活动的奥秘，让我们来看一下Astral在代谢组学上的表现。

代谢组学研究案例：

UC Davis的西海岸代谢组学研究中心进行了一项疼痛队列研究，收集了膝关节疼痛患者的血浆样本，分为了三个组，分别是膝关节置换术前（基础状态）、6周和3个月后，目的是通过检测代谢谱的变化来了解疼痛感觉的机制。在Orbitrap Astral仪器上开发了4min内的Hilic模式分析方法，并对比了不同的采集模式，分别是OT-AT和OT-OT，OT-AT代表Orbitrap一级分析，Astral二级分析，OT-OT代表Orbitrap做一二级分析；

图1 OT-AT 与OT-OT方法模板

图2对比了OT-AT与OT-OT两模式分别检测乙酰异羟肟酸的一级质谱谱图，图3对比了OT-AT与OT-OT分别检测次黄嘌呤的一级质谱谱图，虽然一级谱图均由Orbitrap采集，但由于Astral二级扫描速度更快，从而OT-AT模式下比OT-OT模式一级的谱图点数更多，点数更多带来更稳定的定量峰面积结果，同时，在一定程度上可以提高灵敏度（如图2所示）。

图2 OT-AT与OT-OT检测乙酰异羟肟酸一级谱图对比

图3 OT-AT与OT-OT检测次黄嘌呤一级谱图对比

从图4结果来看，对比OT-OT分析模式，OT-AT模式下检测到的化合物（以带分子式的feature计）数目提高了两倍，而带二级谱图的化合物数目提高了4倍，证明了Astral的快扫描速度可以带来更多的化合物鉴定结果；从图5 的化合物色谱分布图来看，在峰面积更低的区域里，OT-AT的检测覆盖度远超OT-OT仪器，从侧面证明了Astral更高的灵敏度；

图4 OT-AT与OT-OT的化合物检测结果对比

图5 OT-AT与OT-OT的化合物色谱分布图对比

更多的化合物鉴定结果带来的好处是更能准确反应样本间的差异，从PCA图的对比来看，OT-AT分析模式下的组间差异要比OT-OT的组间差异更加明显，更能反应样本的差异情况（图6）；

图6 OT-AT 与OT-OT的PCA图对比

基于Orbitap Astral更多的化合物鉴定结果，鉴定到了之前膝关节患者血浆样本中没有检测到的差异性化合物，包括泮托拉唑（治疗消化系统疾病的药物，副作用为关节痛、肌肉痛）、水苏碱、赖氨酸、乙酰肉碱，通过差异性化合物的发现，可以更深入地发掘疼痛机制。

Orbitrap Astral 完美实现SQUAD (Simultaneous Quantitation and Discovery)—— 同时定性定量代谢组学分析流程（图7），对比老一代orbitrap仪器，可以实现更低的样本上样量、更快的数据采集方法、更多的化合物鉴定结果、更准确的化合物定量结果，精准鉴定的同时完成准确的定量分析。

图7 Orbitrap Astral SQUAD代谢组学流程图

常言道，天下武功，唯快不破，ms/ms 200 Hz 的扫描速度， Astral 无疑把“快”字拿下了，搭配Orbitrap 真正实现了“快、稳、准、狠”四字诀，其中“稳”体现在大队列数据的稳定性上，“准”体现在质量精度和定量结果准确性上，“狠”体现在Astral不遗余力的仪器性能，“快、稳、准、狠”四字诀的实现让Orbitrap Astral牢牢把握住了探索生命科学领域的“武功”，让我们与Orbitrap Astral 一起驶向生命科学的星辰大海。