“Blood+”高深度血液蛋白质组学

“Blood+”高深度血液蛋白质组学服务简介

       血液是临床中最为常用的检测标本，其中的蛋白质变化作为标志物可以指征多种疾病的发生和进展。从常规体检的谷丙转氨酶，到癌症诊断的AFP、CA125等蛋白指标，都为临床诊断提供了ue的重要信息。随着质谱技术的进步，通过组学方法来筛选新的血液标志物，已经成为了一个越来越重要的研究和转化应用的方向。

       景杰生物率先dujia推出整合FAIMS离子过滤技术和机器学习标志物筛选方法的“Blood+”血液蛋白质组检测，特别适合于大规模队列样本的分析，结合机器学习的原理，能够为血液标志物筛选提供新的强大工具。

技术原理

       血液因其特殊的蛋白质组成结构，使得其在组学层面上检测一直面临着较大的困难。这主要有两个方面的原因：相比于一般的组织细胞类样本，血液蛋白质含量的数量级跨度更大——可达1012数量级（图1），也就意味着有些蛋白含量很高，而有些蛋白的含量又极低。这种情况对仪器检测来说是巨大的挑战，很难有仪器能横跨如此大的检测范围。其二，这些蛋白质不但含量差异大，分布非常不均匀。在血浆/血清样品中，仅仅血清白蛋白（HSA）这一个蛋白，就占据了全部蛋白约50%的含量；而前22种蛋白的集合，更是占据了全部蛋白99%的含量；剩下上万种蛋白加起来，只占了不到1%的份额。

图1 血液中蛋白质含量的数量级分布

       为了应对高丰度蛋白的挑战，目前普遍使用的做法是使用试剂盒去除高丰度蛋白，由于高丰度蛋白含量极高，抗体试剂盒的去除不可能完全，其残留的蛋白仍然足以对蛋白组检测产生显著的影响而另一方面，人们也在通过调整质谱设置的方式进行优化，例如DDA进行HPLC预分级、DIA建立历史库等方式来尽量提高检测深度。即便如此，普遍的检测深度仍然多数徘徊在500-600的深度范围[1,2]，并且这些方式如果过度使用来一味追求更高检测深度，不但会大大增加成本，将对鉴定和定量的可靠性带来负面影响。

       那么，是否有其他的方式来解决高丰度蛋白的困扰呢？FAIMS装置的引入提供了一个新的思路。FAIMS是一种气态的离子过滤装置，通过电场的作用可以使得某些离子信号被偏转出去，从而降低样品的复杂度，有利于后续质谱对肽段信号的鉴定，在常规的细胞和组织样品中，可以提高大约10%-20%的检测深度。这种“离子过滤”的原理，在面对血液这种高丰度蛋白干扰严重的样品时，其长处恰恰能够得到最大化的发挥。根据实际测试的结果，通过FAIMS装置进一步过滤筛选掉高丰度的干扰信号，能够将血液的检测深度从600多提升到1000，提升超过50%的幅度（图2左），能够保持良好的定量平行性（图2右）。

 

 

图2 左，使用FAIMS前后的血浆蛋白质鉴定数目；右，使用FAIMS的两次技术重复的平行性分析

       基于FAIMS的血液蛋白组检测，相比于传统的方法有一系列的优势。相比于传统TMT的方法，其不受制于标记通道数的限制，适用性更加广泛；相比于传统的DDA方法，其不会造成大规模分级而推高的成本；相比于传统的DIA方法，其在实现蛋白组深度覆盖的不会牺牲鉴定的可靠性。该检测方法特别适合于大规模队列样本的分析，结合机器学习的原理，能够为血液标志物筛选提供新的强大工具。

仪器设备

Orbitrap Exploris 480高分辨质谱仪

技术优势

1. 搭载FAIMS分离装置，显著降低样品复杂度；

2. 基于离子过滤，进一步降低血液高丰度信号；

3. 全新质谱旗舰Exploris 480，蛋白鉴定深度提升10%-20%；

4. 不需要搭桥且能区分蛋白信号有无；

5. DDA定量，可靠性以及鉴定深度更高；

6. 全蛋白质组学发现+靶向蛋白组验证，完整标志物筛选方案。

应用领域

疾病标志物筛选

作用机制研究

药物作用靶点研究

特殊功能蛋白质筛选

参考文献

1. Lili Niu,et al.(2019)Plasma proteome profiling discovers novel proteins associated with non-alcoholic fatty liver disease.Molecular Systems Biology.

2.  Yansheng Liu,et al.(2015) variability of 342 plasma proteins in a human twin population. Molecular Systems Biology.