蛋白質(zhì)組學(xué)是指在大規(guī)模水平上探索蛋白質(zhì)的特征，包括蛋白質(zhì)表達(dá)水平，翻譯后修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得在蛋白質(zhì)水平上的關(guān)于疾病發(fā)生，細(xì)胞代謝等過程的整體而全面的認(rèn)識。近年來隨著樣本前處理方法優(yōu)化、質(zhì)譜儀性能的全面提升取得了顯著的技術(shù)進展。麥特繪譜持續(xù)加速拓展以代謝組學(xué)為核心的多組學(xué)服務(wù)，推出了一系列的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)服務(wù)如宏蛋白質(zhì)組學(xué)、Olink靶向蛋白質(zhì)組學(xué)、Astral-DIA、Astral深度血液蛋白質(zhì)組學(xué)等重磅方法及其他常規(guī)蛋白質(zhì)組學(xué)方法，為腫瘤機制研究、生長發(fā)育機制研究、生物標(biāo)志物挖掘、疾病分子分型、藥物靶點分析等研究提供了新的研究利器。
??一、宏蛋白質(zhì)組學(xué)?
宏蛋白質(zhì)組學(xué)（Metaproteomics）是以微生物蛋白質(zhì)組為研究對象，對其種類、活性和功能等進行鑒定，通過進行蛋白質(zhì)層面的研究也有助于微生物群落結(jié)構(gòu)的研究，是應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對微生物群落進行研究的一項新技術(shù)，在特定的時間對微生物群落的所有蛋白質(zhì)的組成進行大規(guī)模的定性和定量分析。
宏蛋白質(zhì)組學(xué)由于其受外界環(huán)境和空間位置的影響，蛋白提取和數(shù)據(jù)分析難度大，麥特繪譜推出宏蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)通過對糞便樣本等進行批量前處理后，采用高靈敏度4D-DIA方法進行微生物肽段采集，整合完善宏蛋白建庫及搜庫數(shù)據(jù)分析流程，摒棄傳統(tǒng)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析方法，采用更加符合微生物組數(shù)據(jù)規(guī)律的分析流程，從而完成對大規(guī)模糞便樣本的整合分析。宏蛋白質(zhì)組學(xué)與麥特繪譜經(jīng)典的宏代謝組學(xué)（菌群-代謝物組學(xué)）Q200全定量代謝組學(xué)聯(lián)合方案，是研究菌群蛋白質(zhì)組及菌群代謝物融合研究的最佳利器。
技術(shù)優(yōu)勢
●高通量：高通量流程，分析結(jié)果快速準(zhǔn)確。
●高靈敏度：采用4D-DIA前沿技術(shù)平臺，更高的靈敏度。
●高深度：優(yōu)化搜庫流程，獲取更多菌群蛋白數(shù)據(jù)，提供一站式組學(xué)分析方案。
應(yīng)用場景
適用于糞便、唾液、腸道內(nèi)容物、舌苔、黏膜腔等微生物豐富的樣本。宏蛋白質(zhì)組學(xué)研究可以進行微生物群落的一致性、活性和功能分析，能夠提供宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組無法獲取的蛋白層面信息。近年來宏蛋白質(zhì)組學(xué)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于人類消化和代謝疾病研究，并提供豐富的數(shù)據(jù)信息來識別與健康或疾病相關(guān)的人類腸道微生物群的生態(tài)失調(diào)，以闡明宿主-微生物群相互作用，包括篩選疾病標(biāo)志物研究、發(fā)掘疾病治療的藥物新靶點等多個領(lǐng)域，在臨床診斷和治療監(jiān)測中具有無限潛力。
2022年5月25日, 哈佛大學(xué)陳曾熙公共衛(wèi)生學(xué)院Curtis Huttenhower教授合作團隊在Nature（50.5）上發(fā)文，系統(tǒng)地鑒別出大量未被報道的與IBD緊密相關(guān)的微生物蛋白質(zhì)家族，極大地拓展了IBD微生物制劑研發(fā)的潛在靶點和策略。
二、Olink靶向蛋白質(zhì)組學(xué)
Olink靶向蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)是一種基于鄰位延伸分析（Proximity Extension Assay，PEA）技術(shù)的蛋白質(zhì)檢測方法，技術(shù)的核心原理是通過一雙 “抗體對”特異性識別靶蛋白的兩個相鄰結(jié)合位點，每個抗體連接一個獨特的DNA序列，從而將靶蛋白的定量檢測轉(zhuǎn)化成寡聚核苷酸（分別標(biāo)記在“抗體對”重鏈）的實時定量檢測。當(dāng)這對抗體與目標(biāo)蛋白結(jié)合時，它們的DNA單鏈可互補結(jié)合，并通過DNA聚合酶催化進行延伸成雙鏈DNA模板進行擴增，最終通過實時定量PCR（qPCR）或NGS技術(shù)檢測DNA信號，實現(xiàn)蛋白質(zhì)的定量分析。因為針對每個待測蛋白都有一對特異性的抗體與之識別并結(jié)合，相較于常規(guī)的非靶向蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（如基于非標(biāo)記定量技術(shù)Label-free、同位素標(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)iTRAQ及TMT、基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)非依賴型采集模式的DIA）Olink技術(shù)具有高特異性和高靈敏度。
麥特繪譜多年來聚焦于靶向全定量組學(xué)技術(shù)，旨在給用戶帶來高穩(wěn)定性、可重復(fù)性、可驗證性、可深度機制挖掘的高準(zhǔn)確性定量方法，持續(xù)為用戶創(chuàng)造圍繞臨床痛點問題的功能研究價值。Olink靶向蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與麥特繪譜經(jīng)典的Q300/Q200/Q500等全定量代謝組學(xué)(每個代謝物都有一一對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品及同位素內(nèi)標(biāo)）方法設(shè)計思路和理念高度一致：Olink靶向蛋白質(zhì)組學(xué)中每個蛋白都有一一對應(yīng)的一對與目標(biāo)蛋白質(zhì)特異性結(jié)合的抗體，且兩者均為高通量靶向定量方法，具有高度可重復(fù)性和可驗證性，是臨床診斷標(biāo)志物和深度功能機制研究的試金石。
技術(shù)優(yōu)勢
●超強靶向性：通過一對特異性抗體與目標(biāo)蛋白質(zhì)結(jié)合，具有超高的特異性和靶向性。
●超高靈敏度：能夠檢測到極低豐度的蛋白質(zhì)（fg/mL級別）。
●超高覆蓋性：所有檢測蛋白均為生物標(biāo)志物，覆蓋100%信號通路。
●超高重復(fù)性：使用成熟的qPCR和NGS技術(shù)作為檢測手段，重復(fù)性好，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，適合大隊列大數(shù)據(jù)分析。
●極低樣本量：僅需極少量的樣本（低至1µL）即可進行檢測，適用于稀有的臨床樣本。
●寬動態(tài)范圍：動態(tài)范圍橫跨近10個logs(fg–mg)，覆蓋高、中、低豐度蛋白。
應(yīng)用場景
適用于來源于人或小鼠多種生物樣本，包括標(biāo)準(zhǔn)樣本：血清、血漿、腦脊液；非標(biāo)樣本：尿液、組織、細(xì)胞和細(xì)胞培養(yǎng)上清、外泌體、唾液、痰液、灌洗液、鼻腔黏膜、骨髓、房水、皮膚、關(guān)節(jié)液、腹水、羊水等；與其他蛋白質(zhì)組技術(shù)相比，Olink靶向蛋白質(zhì)組技術(shù)在靈敏度、特異性和通量方面具有優(yōu)勢，特別適用于對微量樣本中的蛋白質(zhì)進行精準(zhǔn)定量和鑒定，尤其針對血液樣本，相比于質(zhì)譜法，Olink技術(shù)可以高度特異性識別低豐度蛋白且無需進行富集或去高豐度蛋白處理。
Olink專有的臨近延伸分析（PEA）技術(shù)建立在一個包含5300多個蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物目標(biāo)的文庫上，并已在約1400份科學(xué)論文中使用。2023年10月4日，Nature（50.5）同期發(fā)表了3篇研究論文，使用了Olink的Explore平臺和英國生物樣本庫（UK Biobank）的數(shù)據(jù)，分析了來自54000多名參與者的樣品中的約3000種蛋白質(zhì)。其中一篇論文確定了超過14000種常見遺傳變異與血液循環(huán)蛋白質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)，其中80%以上是以前未知的。
三、Astral-DIA蛋白質(zhì)組學(xué)
2023年6月10日，賽默飛在國內(nèi)首次發(fā)布全新的Orbitrap Astral高分辨質(zhì)譜儀，迅速引起了廣泛的關(guān)注并對蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了顛覆性的影響。Astral-DIA蛋白質(zhì)組學(xué)是基于新一代Orbitrap Astral高分辨質(zhì)譜儀，結(jié)合了三種質(zhì)量分析儀：不僅結(jié)合了四級桿、Orbitrap的優(yōu)異性能，同時加入了最新研發(fā)的非對稱軌道無損質(zhì)量分析器（Asymmetric track lossless）Astral，具有更高通量、更深覆蓋、更高靈敏度的特點。Orbitrap Astral 的一級掃描采用Orbitrap，通常以24萬的分辨率來進行，鑒于Astral質(zhì)量分析器200Hz的掃描速度，DIA的分析隔離窗口可以窄到2 Da，從而提高選擇性，提升定性定量的準(zhǔn)確度。Astral分辨率可達(dá)80000而不損失靈敏度，在高通量定量分析中達(dá)到前所未有的性能。
技術(shù)優(yōu)勢
●超高通量：縮短檢測時間的同時保證了檢測深度；對于典型的細(xì)胞裂解物樣品，運行8分鐘，可鑒定蛋白數(shù)量高達(dá)8000+。
●超深覆蓋度：蛋白鑒定深度遠(yuǎn)超此前研究水平。
●超高靈敏度：高動態(tài)范圍檢測對準(zhǔn)提升蛋白檢測靈敏度。
●寬動態(tài)范圍：后加速離子包設(shè)計，極大提升蛋白動態(tài)范圍。
●超強準(zhǔn)確性：生成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)增加結(jié)果可靠性。
應(yīng)用場景
適用于血清、血漿、組織、細(xì)胞、細(xì)胞上清、菌體、外泌體等各樣本類型。Orbitrap Astral質(zhì)譜儀在檢測通量、蛋白覆蓋深度、靈敏度及精準(zhǔn)定量等多個維度取得了革命性的突破，適用于從單細(xì)胞到大規(guī)模樣本的準(zhǔn)確定量，同時達(dá)到前所未有的覆蓋深度，麥特繪譜推出Astral-DIA蛋白質(zhì)組分析服務(wù)，旨在通過尖端的技術(shù)手段，為科研工作者深度解析蛋白質(zhì)動態(tài)夯實基礎(chǔ)。
Orbitrap Astral質(zhì)譜儀可進行高通量快速檢測，每次進樣運行時間僅需8分鐘，不僅定量分析樣品數(shù)量多，而且對于典型的細(xì)胞裂解物樣品，每次進樣可鑒別出8000+蛋白質(zhì)。Orbitrap Astral質(zhì)譜儀一天即可檢測180個樣品，鑒定140多萬個蛋白質(zhì)，開啟了蛋白質(zhì)組學(xué)研究的全新模式，使得只需一臺質(zhì)譜儀即可在一年內(nèi)定量分析數(shù)萬個樣品，擴大了可行性研究的規(guī)模，從而提高統(tǒng)計能力并提供新見解。
Astral的卓越性能短時間內(nèi)已經(jīng)在學(xué)術(shù)界嶄露頭角，發(fā)表了多篇高質(zhì)量的研究文章，Orbitrap Astral以其獨特的性能和應(yīng)用潛力為臨床疾病研究等領(lǐng)域注入了新的活力。2024年2月1日，丹麥哥本哈根大學(xué)諾和諾德基金會蛋白質(zhì)研究中心的Jesper V. Olsen研究團隊在Nature Biotechnology（33.1）上發(fā)文，運用基于Orbitrap Astral質(zhì)譜儀的窄窗口式數(shù)據(jù)非依賴性采集（nDIA）方法技術(shù)對人HEK293樣本進行蛋白質(zhì)組分析，鑒定了約9600個人類蛋白，逼近全蛋白質(zhì)組覆蓋范圍。此外，研究驗證了Astral定量方法的高準(zhǔn)確性，進一步證實了Orbitrap Astral nDIA技術(shù)在定量蛋白質(zhì)組分析中的杰出性能。
四、Astral深度血液蛋白質(zhì)組學(xué)
血液蛋白質(zhì)組可反映人體的生理和病理狀態(tài)，是研究疾病機制、診斷、治療和預(yù)后的重磅技術(shù)，特別是近年大量的隊列研究及高分研究論文的發(fā)表，血液蛋白質(zhì)組研究也越來越受到廣大科研學(xué)者的關(guān)注。傳統(tǒng)的血液蛋白質(zhì)組檢測方法，由于受到檢測方法的限制，能鑒定到的蛋白種類非常少，特別是低豐度蛋白質(zhì)難以被檢測到，嚴(yán)重限制了血液樣本研究的應(yīng)用。麥特繪譜基于納米顆粒搭配新一代Orbitrap Astral高分辨質(zhì)譜儀平臺，實現(xiàn)了蛋白質(zhì)組學(xué)在覆蓋深度、靈敏度、通量方面的全面提升，可實現(xiàn)血液樣本6000+的高深度檢測。
技術(shù)優(yōu)勢
●最優(yōu)前處理：納米顆粒特異性富集血液樣本中低豐度蛋白。
●超高通量：采用Astral -DIA平臺，縮短檢測時間的同時保證了檢測深度。
●超深覆蓋度：數(shù)量翻倍，血液蛋白鑒定數(shù)目高達(dá)6000+。
●超強穩(wěn)定性：全方位質(zhì)控體系，提供穩(wěn)定、可靠的一站式服務(wù)。
應(yīng)用場景
適用于血清/漿樣本，同樣也適用于腦脊液，淋巴液、唾液、房水等含有高豐度蛋白的體液樣本，為體液樣本蛋白質(zhì)全面、高通量的鑒定和定量分析提供了新的研究利器。采用納米顆粒特異性富集血液樣本中低豐度蛋白，并結(jié)合Astral-DIA技術(shù)，全面提升中低豐度蛋白的檢出率。對體液蛋白進行研究有助于揭示機體的生理和病理狀態(tài)，尋找與疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物，在早期診斷和臨床治療上具有重要意義。
2022年11月Ferdosi Shadi團隊在Advanced material（27.4）上發(fā)文，將工程化納米顆粒（nanoparticles，NPs）引入到血液等生物流體中，在蛋白質(zhì)-NP親和力和蛋白質(zhì)豐度之間的關(guān)系驅(qū)動下，在顆粒-蛋白質(zhì)界面形成選擇性和可重復(fù)的蛋白質(zhì)冠。這使得利用蛋白質(zhì)-納米相互作用的可擴展系統(tǒng)能夠克服目前深度血漿蛋白質(zhì)組學(xué)在大型隊列中的局限性。
結(jié)語
麥特繪譜質(zhì)譜平臺擁有多年技術(shù)沉淀和升級，建立了獨具特色的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)服務(wù)，涵蓋宏蛋白質(zhì)組、Olink靶向蛋白質(zhì)組、Astral-DIA蛋白質(zhì)組、Astral深度血液蛋白質(zhì)組以及4D蛋白質(zhì)組、TMT標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組、DIA非標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組、PRM靶向蛋白質(zhì)組、修飾蛋白質(zhì)組、外泌體蛋白質(zhì)組等全方位的產(chǎn)品，助力廣大科研工作者科研更上一層樓！
參考文獻(xiàn)
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2. Discovery of bioactive microbial gene products in inflammatory bowel disease. Nature. 2022.
3.Ultra-fast label-free quantification and comprehensive proteome coverage with narrow-window data-independent acquisition. Nature Biotechnology. 2024.
4.Enhanced Competition at the Nano–Bio Interface Enables Comprehensive Characterization of Protein Corona Dynamics and Deep Coverage of Proteomes. Advanced Materials. 2022.
5.Metaproteomics as a Complementary Approach to Gut Microbiota in Health and Disease. Frontiers in Chemistry.2017.
END