血漿蛋白組學作為挖掘疾病標志物、推動藥物研發的關鍵方向,近年來卻受困于一大核心瓶頸 —— 基于質譜的高通量檢測中,蛋白定量穩定性不足,直接導致血漿大隊列實驗難以推進,嚴重延緩了科研成果向臨床的轉化。即便賽默飛 Orbitrap Astral、布魯克 Tims TOF 等新一代高分辨質譜儀性能大幅升級,流程不標準、前處理不統一、數據分析不一致的問題仍未解決,不同儀器數據無法聯通,數據孤島、結果難復現等難題依舊突出。而珞米生命科技 Proteonano™蛋白組學前處理分析系統的出現,正為突破這一困境而來。本文以健康人混合血漿為樣本,評估其在不同質譜儀上的表現,力求為高通量血漿蛋白組學建立標準流程,為標志物轉化提供新可能。
Proteonano™ 系統適配三款質譜儀全流程

前處理試劑盒和測試樣本信息

Proteonano™ 平臺在不同質譜儀上的表現
蛋白鑒定數和動態范圍

TimsTOF Pro 2 雖然梯度時間較長,但相對于 Orbitrap Exploris 480 具有更高的蛋白鑒定能力,同時,進樣量更低有利于降低實驗成本。Orbitrap Astral 梯度時間短,蛋白鑒定能力強,相對于 Orbitrap Exploris 480和 TimsTOF Pro 2,在蛋白鑒定能力上與 Proteonano™ Kit 試劑盒及 Lite Suite 高通量蛋白組學分析系統更適配。

各個質譜平臺鑒定結果的 CV 值在 0.25%~1.47%,CV 值分析均表現出數據結果具有高穩定性。同時,Proteonano™在三個不同的平臺上,檢測到的蛋白豐度范圍均超過了 8 個數量級,相比傳統方法只有 3-5 個數量級,鑒定深度提升了接近 10000 倍。
定量穩定性:蛋白強度定量中位數 CV 值 <15%

我們進一步探討了 Proteonano™ Platform 在不同高分辨質譜儀上蛋白檢測定量的穩定性。在 Orbitrap Astral、Orbitrap 480、timsTOF Pro2 上面,中位數 CV 值從 8.1% 到 12.7%。同時我們也看到,在 Orbitrap Astral 180SPD 和 100SPD 下,其中位數 CV 值位于 10% 以下,也進一步證實了這款由 Thermo Fisher 在 2013 年發布的新款高分辨質譜儀在數據采集穩定性方面的提升。
覆蓋 HPPP(人類血漿蛋白組數據庫)比例

我們把不同質譜平臺(Orbitrap Exploris 480、TimsTOF Pro 2 和 Orbitrap Astral)鑒定到的蛋白與人類血漿蛋白組數據庫(Human Plasma Proteome Project, HPPP)數據庫進行分析。結果顯示(見圖五),基于Proteonano™ 平臺在 Orbitrap Astral、Orbitrap 480、timsTOF Pro2 上可檢測到的蛋白質覆蓋 HPPP 數據庫中大約 50% 的蛋白質,其中有 1690 種蛋白被三個質譜儀同時檢測到。這也體現了不同質譜儀之間存在的差異和互補性。
不同質譜平臺之間的相關性

我們對質譜平臺(TimsTOF Pro 2和Orbitrap Astral)均鑒定到的2497 個蛋白進行Pearson 相關系數計算,以評估兩個平臺的檢測一致性,其中 Intensity TOP20 的蛋白已經被剔除。
結論
(1)Proteonano™平臺具有優秀的的通用性:在 Orbitrap Exploris 480、TimsTOF Pro 2、Orbitrap Astral 上都實現了超多重深度血漿蛋白組實驗,蛋白鑒定數量位于 2000 到 4000 之間,且蛋白數量差異值小于 5%。
(2)Proteonano™平臺具有優秀的蛋白定量準確性:在三款高分辨質譜儀上的蛋白鑒定定量 CV 值均小于15%,能夠確保數據的準確性,進一步說明 Proteonano™系統具有高靈敏度、高可重復性的優勢。
(3)Proteonano™平臺具有高度的標準化:在三款高分辨質譜儀上均采用了自動化、嚴謹的數據庫(Swiss-Prot)和數據分析流程,保證了結果的可靠性和可標準化。
綜上所述,Proteonano™高通量超多重蛋白組學分析系統在不同質譜平臺用于血漿蛋白組學分析應用中,均展現出了優異的準確性和靈敏度,為高通量血漿蛋白組學在不同質譜儀上建立標準分析流程,為多重蛋白標志物發現和轉化提供可行性方案。
