timsTOF SCP

先进的离子透镜和 PASEF 技术，可从单个细胞中发现细胞异质性和生物学特性

基于质谱的蛋白质组学已成为现代研究理解生物功能和疾病机制的主要工具。健康或疾病组织看起来是同质的，但其蛋白质组是非常不同的。破解每个细胞中的蛋白组的差异（ 细胞异质性 ）是充分理解其功能的关键。

timsTOF SCP 采用了一个全新改进的离子源概念，结合平行积累连续碎裂（ PASEF^® ）采集方法的优势，提供了极高的速度和灵敏度，以应对单细胞的蛋白组或后几个细胞的翻译后修饰的分析挑战。

timsTOF SCP 采用经过改进的离子源几何设计，包括 1 毫米离子传输毛细管可将离子传输提升五倍，更高压力级的离子漏斗和八级真空系统。

更大的离子传输毛细管带来超高灵敏度，额外的正交离子反射和高压离子漏斗，提供独立的、差分真空系统，依然维持了 timsTOF 仪器系列所固有的系统稳定性。

timsTOF SCP 全新的设计提高了离子在离子源里的传输，更高的真空度维持了仪器的稳定性，这些改进让离子传输提升近 5 倍。当与以 100 nL/min 流速运行的 Evosep One Whisper 方法和 dia-PASEF 方法相结合时，Evosep One 的灵敏度比以

前的高流速方法提高了约 100 倍，这使得单细胞水平的无偏蛋白质组学具有非常好的重现性和稳定性，并首次实现每个细胞覆盖约 1,500 种蛋白质。

捕集离子淌度谱（ TIMS ）首先是前级的气相分离技术，在高性能液相色谱（HPLC）和质谱分离的基础上，离子淌度带来的额外的一个维度分离，降低了样品的复杂离，提高了峰容量和分析的可靠性。

同样重要的是，TIMS 还对特定质量和淌度值的离子进行累积和聚焦，从而实现灵敏度和速度的独特提升。通过双 TIMS 技术，前部 TIMS 进行离子累积的同时，后部 TIMS 跟据离子淌度对离子进行释放，这样的设计可以实现近 100% 的离子利用率。这个过程也即为碰撞横截面（ CCS ）辅助的平行累积连续碎裂（ PASEF^® ）分析。

支持 CCS 的分析为数据进一步的分析提供了很多的可能性，从更可靠的化合物鉴定到更可靠的数据库比对，以及的更大确定性到自信的库匹配，以及降低大型数据集中的误发现率（ false discovery rates，FDRs ）。

除了无偏真单细胞蛋白质组学应用外，timsTOF SCP 还提供了出色的灵敏度，可用于一些需要进行肽段富集的工作流程，比如免疫肽组学研究就需求从血浆或组织中纯化免疫肽开始。

由于免疫多肽在这些样本中以相对较低的丰度存在，timsTOF SCP 是理想的免疫肽组学分析，在可用材料有限的情况下进行新生抗原发现，比如生物活检的样本。timsTOF SCP 革命性的灵敏度还可用于在癌症信号通路的研究中的磷酸化蛋白质组学研究。

肽段离子通过捕集离子淌度谱（ TIMS ） 分离，洗脱（ ~ 100 ms ），并在四极杆飞行时间质谱（ QTOF ）上进行检测，生成 TIMS MS 热图。在 PASEF^® 方法中，相同的 TIMS 分离后的离子又通过四极杆对特定离子进行逐一隔离。母离子和碎片离子谱图按离子淌度值进行对齐。

平行积累序列碎片（ PASEF^® ）技术实现了 > 100 Hz 的扫描速度， 使用 PASEF^® 通过多次选择低丰度肽来提高低丰度肽的 MS/MS 谱图质量。

PASEF^® ：鸟枪法蛋白质组学的完美选择

由 PASEF^® 驱动的 timsTOF SCP 提供 >100 Hz 的扫描速度，而不会牺牲灵敏度或分辨率，这是通过四极杆筛选离子和碰撞池中的离子碎裂与 TIMS 中肽段离子包释放保持同步而实现的。

timsTOF SCP 可以以超过 100 Hz 的扫描速度，对数百个微量样本（ < 200 ng ）进行分析。这改变了蛋白质组学的研究方式，但增加的数据量对数据分析提出了新的要求。

数据分析已经成为许多工作流程中常见的瓶颈。现代分析方法经常需要在 timsTOF SCP上生成数百个数据，布鲁克已经推出的实时数据库搜索功能 —— 实时并行数据库搜索引擎（ Bruker ProteoScape ），从而消除了这一障碍，使用 Bruker ProteoScape， LC-MS 运行一旦完成，结果就即使呈现 —— 也就是 “ Run & Done ”。

开放式数据格式允许研究人员直接使用原始数据，并使用自己选择的行业领先软件。

MaxQuant 软件通过保留时间、离子淌度、质量和信号强度来提取 4 维（4D ）特

征。这有利于肽、蛋白质和翻译后修饰的鉴定和定量。

PEAKS Studio 将 de novo 测序与传统数据库搜索相结合，并对 timsTOF 原始数据的处理进行了优化。

CCS 支持的分析使鉴定更可靠
timsControl 允许针对感兴趣的离子进行 dia-PASEF 窗口的自定义，并能调整质量隔

离窗口，TIMS 的扫描范围，和循环时间，以使 dia-PASEF 方法适应不同的色谱方法有趣的离子。

结合 Evosep One 系统的低流速方法与 timsTOF SCP 高灵敏度的 dia-PASEF 方法，可从 500pg 细胞消化液内鉴定出超过 2,000 个蛋白质，从 250pg 的细胞被鉴定出超过 1,500 个蛋白质。这展示了真正的单细胞蛋白质组学所需的灵敏度。从 250pg 中鉴定出的蛋白质的丰度范围约为 4 个数量级，可以在单细胞水平上进行蛋白质组定量分析。

理解 TME 及其浸润性免疫细胞可被认为是影响疾病进展、治疗反应和患者生存的关键步骤。凭借其高灵敏度，timsTOF SCP 能够在 FFPE 组织样本的激光捕获显微切割（ LMD ）获得的细胞上获得足够的蛋白质组深度。典型的工作流如图所示。

在 timsTOF SCP 仪器上，细胞标记物用于识别肿块中的黑色素瘤癌细胞和那些与基质密切相关的细胞，随后通过 LMD 对这两个群体分割，然后进行无偏 4D-蛋白质组学分析。

关键发现：富集分析揭示了中枢和外周黑色素瘤细胞之间的差异调控蛋白，有可能进行疾病分型以指导临床决策。结果由 Matthias Mann 教授提供 (doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.22.423933)