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总裁视角:见所未见 布鲁克推动多组学和质谱成像革新

2022.7.29
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南州

分析测试行业的搬山工

——布鲁克生命科学质谱总裁 Rohan Thakur博士专访

  多组学是生命科学、转化医学等领域的前沿学科,布鲁克timsTOF自发布以来持续创新,开创了4D-组学、空间定位组学、单细胞蛋白组学等研究领域,获得全球用户的广泛好评,取得了令人瞩目的研究成果。在第70届ASMS大会上,布鲁克隆重发布了timsTOF HT和5微米质谱成像等一系列新技术。近日,分析测试百科网采访了布鲁克生命科学质谱总裁 Rohan Thakur博士,他将带我们一览新产品的特点,和timsTOF系列已取得的应用创新,希望对多组学和质谱的专家和用户有帮助。

布鲁克生命科学质谱总裁 Rohan Thakur博士

开创4D-多组学并不断创新

布鲁克timsTOF系列产品发展历程

  自2016年推出业界最高淌度分辨的timsTOF质谱后,从蛋白质组学拓展到代谢组学、再到单细胞组学领域,布鲁克不断优化创新,将布鲁克质谱应用到更广泛的多组学方向。2017年,推出具有双TIMS分离/富集装置的timsTOF Pro,在蛋白质组学领域刷新了“鸟枪”法鉴定的速度、灵敏度和深度覆盖率的记录。2019年推出的开创空间定位组学的timsTOF fleX是最灵活的仪器,可以在同一台仪器上进行MALDI成像和基于LC-MS/MS的多组学研究。2021年推出的单细胞蛋白质组学利器timsTOF SCP是系列中灵敏度更高的,可进行单细胞蛋白质组学研究。同年,推出高达200超高淌度分辨率的timsTOF Pro 2,成为皮实耐用的主力机型。

  关于最新timsTOF产品的定位,Rohan表示:timsTOF HT扩展了仪器性能,具有更高通量,支持更大体积的上样,可以鉴定出更多的蛋白,其定位介于Pro 2和SCP之间。

  推动多组学研究方法学革新

  长期以来,布鲁克一直用技术创新推动行业革命。

  在蛋白质组学中,高通量实验非常重要。因为,如果进行大规模的蛋白质组学研究,就可以获得有意义的统计数据,这就像基因组学界15年前做的那样。Rohan回忆道,此前业界公认的标准是:一个蛋白质组学实验需要运行2小时;而timsTOF Pro上的PASEF(Parallel Accumulation Serial Fragmentation,平行累积连续碎裂)使高通量蛋白质组学成为可能,现在人们进行一个实验只需要5分钟,运行一个蛋白质组学实验只需要20分钟。

  “高通量蛋白质组学分析需要一台非常耐用可靠的仪器,一台可以每天运行50-60个样本,每天24小时,7天连续运行不停歇的仪器。因此,我认为这将是布鲁克技术改变当今人们进行蛋白质组学研究方式的最重要的进步。”Rohan说道。

  Sapient公司正在进行1分钟的代谢组学高通量实验,他们每天可以运行上千个样本。想象一下,这将如何有助于大数据、机器学习、模式识别领域的科学进展?应用高通量方法获得的大规模的数据信息,可以深入洞察患者队列之间的区别。由于具有极高的灵敏度和耐用性,布鲁克技术已将高通量多组学实验推向市场,这一切都是可能的。

质谱成像先驱

  布鲁克在质谱成像领域已经领导全球技术超过30年,为世界的成像市场带来怎样的影响?未来质谱成像的技术突破将在哪里?

  最新技术:5微米空间分辨率和IHC标记成像

  Rohan表示:今年布鲁克在timsTOF fleX质谱上持续投入,除配置了全新的用于smartbeam 3D MALDI光源的microGRID模块,还发布了基于timsTOF fleX的MALDI HiPLEX-IHC解决方案。这两项技术的推出,将将真正赋予癌症研究人员巨大的科学力量来研究未知的原发性癌症,并帮助他们更好地观察患者。

  一方面,用MALDI获得更高的空间分辨率有助于获得更详细的肿瘤微环境图像。此前,布鲁克以10微米为空间分辨率的标准,今年推出了5微米功能。要知道,癌细胞通常是6-7微米,因此新技术几乎可以在任何一个细胞中定位。并且,任何一个timsTOF fleX的用户,通过升级都可以获得5微米空间分辨率的性能。

  另一方面,MALDI HiPLEX-IHC 的诞生是多组学成像一大突破。Rohan表示:这是第一次可以使用抗体来追踪组织中的蛋白质。你不仅可以做无标记(Lable-Free)的成像、无标记的聚糖成像;还可以在同样的图像上对IHC标记的蛋白质成像。针对一个染色的组织切片,可以立即进行一个多组学实验,布鲁克在MALDI方面的这项进展使这种实验第一次成为可能。

  引领质谱成像市场

布鲁克质谱成像发展历程

  Rohan表示:布鲁克是质谱成像技术的先驱,2016年推出rapifleX MALDI-TOF/TOF质谱,具有Smartbeam三维高空间分辨率快速成像能力;2018年推出scimaX磁共振质谱,质量分辨率高达2000万。2019年布鲁克将成像和多组学整合,推出timsTOF fleX并开创空间定位组学新领域;2020年,MALDI 2面世,两次离子化技术提高脂质等小分子的成像能力;2022年,推出microGRID模块可进行亚微米定位,将空间分辨率提升至 5 微米。

  总体来看,布鲁克的质谱成像技术,综合了MALDI、timsTOF和荧光标签的各项创新,具备更高的空间分辨率和更高的质量分辨率,研究者可以进行多组分的聚糖、脂质和蛋白质分析,为多组学的质谱成像提供强大的分析工具。

  “现在你可以在癌症研究中进行多种分子的关联性研究,布鲁克开创了这一切的可能。帮助癌症研究,帮助开发更好的癌症治疗方法,这正是布鲁克的目标。该目标将驱动我们不断挑战更高的空间分辨率、更高的灵敏度,开发出更多的蛋白质抗体。不远的未来,布鲁克将开发出200种抗体,可在一块组织中观察200种蛋白质。这在今天是不可能的。”Rohan在展望质谱成像的未来时表示。

收购合作提供更全面解决方案

  无论在4D-组学还是质谱成像领域,近年来布鲁克通过加速收购扩充产品线,提供给客户更全面的解决方案。

  2022年2月,布鲁克收购了主营纳升流色谱柱及相关配件的丹麦PepSep公司,PepSep填装的纳升流色谱柱与布鲁克CSI喷雾针连用,更便捷、更稳定。布鲁克与IonOpticks就高性能纳升流Aurora色谱柱签订OEM协议,具有集成一体式喷雾针的IonOpticks Aurora色谱柱带来最佳的分离能力。PepSep和IonOpticks纳升流色谱的加入,进一步提高了timsTOF 4D-蛋白组学方案的性能和稳定性。

  笔者还观察到,2022年4月6日,布鲁克收购IonSense,此次收购可以为IonSence进一步发展其独创的大气压实时直接分析技术(Direct Analysis in Real-Time,DART)提供更多的资金支持,有利于继续开发食品安全、法医取证等应用市场。那么不妨大胆地预测一下,布鲁克已成功地将MALDI用于组织成像,这是真空下成像的技术;而DART可在大气压下对样品进行原位分析。布鲁克收购IonSense后,大气压下原位分析的DART技术,是否可能发展成为大气压下的成像技术,我们拭目以待。

  “在过去4年里,布鲁克持续推出了一系列真正技术先进的产品,造福美国、德国和越来越多采用布鲁克技术的中国科学界,我们对此感到非常高兴。”Rohan笑着说。

中国是我最喜爱的一个国家之一

  Rohan对中国情有独钟,他说:“中国市场对布鲁克来说越来越重要。从份额来看,布鲁克欧洲最强,其次是美国,然后就是中国,这三个市场对布鲁克的发展同等重要。布鲁克公司虽然不大,却令全球刮目相看,因为布鲁克是一家生产有技术意义产品的创新公司。中国、美国和德国等国的科学界正在大量采用布鲁克技术。”

  在中国市场方面,布鲁克正在努力发展中国团队,拓展中国业务。Rohan Thakur 说道,“受到疫情等影响,目前我不能访问中国。但是,中国仍然是我最喜欢的国家之一。我对近几年中国的进步感到非常高兴。无论疫情如何,布鲁克都会持续支持中国科学家们的发展。”

本文中所提到的厂商

文章提到仪器

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