THE STANDARD FOR HIGH SPEED, HIGH SENSITIVITY, 4D-PROTEOMICS

timsTOF Pro 2  

最新のPASEF®(Parallel Accumulation Serial Fragmentation)技術を搭載したtimsTOF Pro 2は、これまでにないレベルの選択性、分離能力、スピード、感度、堅牢性を兼ね備え、4D-Omicsへの道を切り開きます。

4D-Omicsの時代

4次元の価値を解き放つ

ハイライト

TIMSTOF

4D-Omicsにおける飛躍的な進歩

スピード
PASEFテクノロジーは、分解能に影響を与えることなく、100Hz以上のシーケンシングスピードを実現します。
深さ
イオンモビリティを追加することで、データの完全性を高めることができます。
堅牢性
独自の装置設計により、洗浄することなく数千のサンプルに対する堅牢な性能と日常的な操作を実現しています。

特長

4D-Proteomics™の新基準:迅速な同定と包括的なプロテオームカバレッジ

質量分析(MS)ベースのプロテオミクスは、何千ものタンパク質を同定・定量するための最適な手法です。しかし、現在の質量分析計では、スピード、感度、分解能に限界があるため、プロテオームを完全にカバーすることは依然として困難です。

timsTOF Proは、PASEF®(Parallel Accumulation Serial Fragmentation)取得方式を採用し、非常に高速かつ高感度で、最小限のサンプル量でプロテオミクスの新たなところに到達することができます。

デュアルTIMSとCCSに対応した分析

Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS)は気相での最初の分離技術です。これにより、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)や質量分析に加えて新たな次元の分離を行うことで、サンプルの複雑性を解消し、成分解析におけるピークキャパシティと信頼性を向上させます。

また、TIMS装置では、所定の質量と移動度のイオンを蓄積・濃縮することで、独自の高感度化と高速化を実現しています。


デュアルTIMSテクノロジーにより、前段にイオンを蓄積し、後段のイオンを移動度に応じて順次放出することで、ほぼ100%のデューティサイクルを実現しています。このPASEF®(Parallel Accumulation Serial Fragmentation)プロセスは、衝突断面積(CCS)分析を可能にします。

 

CCSによる分析は、化合物同定の高い確実性から、大規模なデータセットにおける信頼性があるライブラリのマッチング及び低い偽発見率(FDR)に至るまでの多くの分析の可能性を広げます。

PASEF®

プロテオミクスのスピード要求に応えるために再設計されたMS/MSテクノロジー。ペプチドイオンは、トラップイオンモビリティスペクトロメトリー(TIMS)により分離され、四重極time of flight(QTOF)で溶出(~100ms)、検出され、TIMS MSヒートマップが生成されます。PASEF®(Parallel Accumulation Serial Fragmentation)法では、同じようにTIMS分離を行います。四重極は、溶出中に特定のイオン種を分離し、すぐに次のプレカーサーにシフトします。親イオンとフラグメントのスペクトルは、移動度の値によって整列されます。

PASEF ®テクノロジーは、100Hz以上のシーケンス速度を実現し、低濃度のペプチドを複数回選択することで、MS/MSスペクトルの品質を高めることができます。

PASEF®:ショットガンプロテオミクスに最適な機能
PASEF® を搭載したtimsTOF Proは、感度や分解能を損なうことなく、100Hz以上のシーケンシングスピードを実現しています。これは、四重極の分離質量窓をTIMSファンネルからの特定のペプチドパッケージの溶出時間と同期させることによって達成されます。

識別の信頼性を高めるdia-PASEF

dia-PASEFは、PASEFの原理をデータ独立収集に適用することで、DIAの利点とPASEF固有のイオン効率を組み合わせ、従来のDIAアプローチよりも高感度かつ高選択性を実現しています。

TIMS分離は、選択性を高め、一重に帯電した前駆体をフラグメンテーションから除外し、ノイズからシグナルを濃縮することでサンプルをクリーンアップします。

dia-PASEFは、デュアルTIMSファネルから得られる分子量とCCSコード化された情報の相関関係を利用して、最も確実な化合物の同定を可能にします。LC-MS/MS dia-PASEFの実行全体で、m/z、イオンモビリティ(CCS)、リテンションタイム(RT)、強度を含む完璧なデータキューボイドが作成されます。

PaSER Run & Done - 4DプロテオミクスのためのID取得の加速化

PaSER (Parallel Search Engine in Real-time)は、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせたソリューションで、サンプルキュー管理に基づいて、完全に統合されたリアルタイムのデータベース検索と結果を提供します。

PaSERは、翻訳後修飾(PTM)検索を含めて、完璧なスピードで結果を提供します。GPUベースの検索を利用することで、簡略化されたアルゴリズムや中間を利用することなく、リアルタイムまたはオフラインモードで同じ結果を提供します。PaSERの完璧な検索速度により、データ取得終了の数秒後には結果が手元に届き、Run & Done!を実現します。 PaSERは、大規模なサンプルコホートやスループットの向上によって生じるデータ解析のボトルネックを効果的に解消します。

K562 digest, 35 min gradient (≈ 30 Sample per day) dia-PASEF® analysis of a K562 digest. Data processing was performed using PaSER™ with TIMS DIA-NN.

アプリケーション

前例のない感度でのハイスループットなターゲットプロテオミクス

prm-PASEF® benefits from TIMS as a 4th dimension of separation for unmatched selectivity, the time-focusing of ions in the TIMS cartridge to increase sensitivity, and the high speed facilitated by PASEF® to increase the number of precursor targets. In a single acquisition several hundred precursors can be targeted without compromising the unique selectivity and high sensitivity of the timsTOF Pro 2 instrument.

Combining sensitivity, speed, and selectivity, the prm-PASEF® acquisition method delivered high reproducibility and accurate quantitation for either a high number of targets or for application with short chromatography gradients (i.e. <5 minutes).

Targeted protoemics analysis in a colorectal cancer plasma study. 1565 precursors (Heavy/Light) from 565 proteins were targeted in a prm-PASEF® experiment, using Biognosys’s PQ500 kit.

"We’ve been working closely with Bruker to build prm-PASEF® from the ground-up. Throughout our collaboration, we’ve been impressed by the world-class combination of speed, sensitivity, and robustness provided by prm-PASEF®. We are excited to take this performance to the next level on the timsTOF Pro 2."

Jarrod A. Marto, Ph.D., Associate Professor, Department of Pathology, Brigham and Women’s Hospital and Harvard Medical School, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, USA

Expanding the Horizons with 4D-Metabolomics

Non-targeted metabolomics benefits from high MS/MS coverage as a key component of compound annotation. Our optimized 4D-Metabolomics methods provide both quantitative MS profiling data and MS/MS fragmentation spectra in the same sample analysis, achieving majority feature coverage even at low analyte concentrations. PASEF® provides mobility selection prior to fragmentation resulting in clean and unambiguous fragment spectra.

PASEF® is able to mobility select and fragment each compound separately, resulting in clean fragment spectra. Removal of matrix derived MS/MS fragments provides better library matching for Proadifen in MetaboScape® and hence higher confidence in results.

Higher confidence with 4D-Lipidomics

Analogous to proteomics samples, lipid extracts have a high sample complexity caused by the structural diversity of lipids. High quality MS/MS spectra are integral to obtaining confident lipid annotations. PASEF® unlocks CCS-enabled workflows which can be used to additionally boost lipid annotation confidence.

Lipidomics data acquired on a timsTOF Pro 2 can be easily analyzed with MetaboScape®, which features a library-free annotation tool that utilizes published fragmentation rules and novel CCS prediction tools. Make full advantage of all 4 acquired dimensions. 

PASEF® can fragment >10x more precursors by using mobility separation. This removes overlapping contaminants and resolves isobaric as well as isomeric lipids. The resulting MS/MS spectra show unique fragments for each lipid class resulting in annotations with increased confidence.

"PASEF® already out of the box increases the precursor coverage of lipids with an associated MS2 spectra to 70%. These MS2 spectra are essential for the correct identification of lipids. On top, the use of CCS adds additional confidence in annotation by adding an additional layer of information to RT, MS and MS/MS."

Dr. Michael Witting, Co-Head Metabolomics and Proteomics Core, Helmholtz Zentrum Munich, Neuherberg, Germany

Ultrahigh-throughput confident screening and quantification in complex matrices

The exceptional speed of the timsTOF Pro 2 system allows full unknown screening with either GC-APCI or UHPLC VIP-HESI data acquisition. In combination with TASQ® software, Bruker offers a complete solution from data acquisition to automated data analysis.

Applying mobility-filtering to extracted ion chromatograms increases sensitivity in complex matrices by removing interferences. This can clearly be seen in the trace for Thiacloprid in onion at a concentration of 1 ng/mL. The lower traces have been filtered at progressively narrower mobility ranges, allowing a perfect match to the TargetScreener database, as indicated by the green color of the MRSQC score.

極めて高い堅牢性とスループット

クリーニング不要
プロテオミクスアプリケーションに使用されている多くのMS装置は、大規模なサンプルコホートで24時間稼働させる場合、毎月のクリーニングが必要です。

短時間であっても性能低下は顕著です。timsTOF Pro 2 の優れた堅牢性は、24時間365日、何週間にもわたって稼働させても、感度やその他の性能指標が目立って低下しないことを意味します。

「26ヶ月前の2019年2月にtimsTOF Proを使い始めてから、約5000のdepletion処理無しの血漿消化物を含む25000以上のLCMSサンプルを実行し、これまでダウンタイムはほぼゼロでした。」

Roman Fischer, Ph.D.
Associate Professor in Clinical Proteomcs, Target Discovery Institute, University of Oxford, United Kingdom

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