蛋白質組學是指在大規模水平上探索蛋白質的特征，包括蛋白質表達水平，翻譯后修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得在蛋白質水平上的關于疾病發生，細胞代謝等過程的整體而全面的認識。近年來隨著樣本前處理方法優化、質譜儀性能的全面提升取得了顯著的技術進展。麥特繪譜持續加速拓展以代謝組學為核心的多組學服務，推出了一系列的蛋白質組學技術服務如宏蛋白質組學、Olink靶向蛋白質組學、Astral-DIA、Astral深度血液蛋白質組學等重磅方法及其他常規蛋白質組學方法，為腫瘤機制研究、生長發育機制研究、生物標志物挖掘、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、宏蛋白質組學?

宏蛋白質組學（Metaproteomics）是以微生物蛋白質組為研究對象，對其種類、活性和功能等進行鑒定，通過進行蛋白質層面的研究也有助于微生物群落結構的研究，是應用蛋白質組學技術對微生物群落進行研究的一項新技術，在特定的時間對微生物群落的所有蛋白質的組成進行大規模的定性和定量分析。

宏蛋白質組學由于其受外界環境和空間位置的影響，蛋白提取和數據分析難度大，麥特繪譜推出宏蛋白質組學技術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據分析流程，摒棄傳統蛋白質組數據分析方法，采用更加符合微生物組數據規律的分析流程，從而完成對大規模糞便樣本的整合分析。宏蛋白質組學與麥特繪譜經典的宏代謝組學（菌群-代謝物組學）Q200全定量代謝組學聯合方案，是研究菌群蛋白質組及菌群代謝物融合研究的最佳利器。

技術優勢

●高通量：高通量流程，分析結果快速準確。

●高靈敏度：采用4D-DIA前沿技術平臺，更高的靈敏度。

●高深度：優化搜庫流程，獲取更多菌群蛋白數據，提供一站式組學分析方案。

應用場景

適用于糞便、唾液、腸道內容物、舌苔、黏膜腔等微生物豐富的樣本。宏蛋白質組學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錄組無法獲取的蛋白層面信息。近年來宏蛋白質組學已經越來越多的應用于人類消化和代謝疾病研究，并提供豐富的數據信息來識別與健康或疾病相關的人類腸道微生物群的生態失調，以闡明宿主-微生物群相互作用，包括篩選疾病標志物研究、發掘疾病治療的藥物新靶點等多個領域，在臨床診斷和治療監測中具有無限潛力。

2022年5月25日, 哈佛大學陳曾熙公共衛生學院Curtis Huttenhower教授合作團隊在Nature（50.5）上發文，系統地鑒別出大量未被報道的與IBD緊密相關的微生物蛋白質家族，極大地拓展了IBD微生物制劑研發的潛在靶點和策略。

二、Olink靶向蛋白質組學

Olink靶向蛋白質組學技術是一種基于鄰位延伸分析（Proximity Extension Assay，PEA）技術的蛋白質檢測方法，技術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化成寡聚核苷酸（分別標記在“抗體對”重鏈）的實時定量檢測。當這對抗體與目標蛋白結合時，它們的DNA單鏈可互補結合，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技術檢測DNA信號，實現蛋白質的定量分析。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合，相較于常規的非靶向蛋白質組學技術（如基于非標記定量技術Label-free、同位素標記相對和絕對定量技術iTRAQ及TMT、基于質譜數據非依賴型采集模式的DIA）Olink技術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技術，旨在給用戶帶來高穩定性、可重復性、可驗證性、可深度機制挖掘的高準確性定量方法，持續為用戶創造圍繞臨床痛點問題的功能研究價值。Olink靶向蛋白質組學技術與麥特繪譜經典的Q300/Q200/Q500等全定量代謝組學(每個代謝物都有一一對應的標準品及同位素內標）方法設計思路和理念高度一致：Olink靶向蛋白質組學中每個蛋白都有一一對應的一對與目標蛋白質特異性結合的抗體，且兩者均為高通量靶向定量方法，具有高度可重復性和可驗證性，是臨床診斷標志物和深度功能機制研究的試金石。

技術優勢

●超強靶向性：通過一對特異性抗體與目標蛋白質結合，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（fg/mL級別）。

●超高覆蓋性：所有檢測蛋白均為生物標志物，覆蓋100%信號通路。

●超高重復性：使用成熟的qPCR和NGS技術作為檢測手段，重復性好，數據質量高，適合大隊列大數據分析。

●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。

●寬動態范圍：動態范圍橫跨近10個logs(fg–mg)，覆蓋高、中、低豐度蛋白。

應用場景

適用于來源于人或小鼠多種生物樣本，包括標準樣本：血清、血漿、腦脊液；非標樣本：尿液、組織、細胞和細胞培養上清、外泌體、唾液、痰液、灌洗液、鼻腔黏膜、骨髓、房水、皮膚、關節液、腹水、羊水等；與其他蛋白質組技術相比，Olink靶向蛋白質組技術在靈敏度、特異性和通量方面具有優勢，特別適用于對微量樣本中的蛋白質進行精準定量和鑒定，尤其針對血液樣本，相比于質譜法，Olink技術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）技術建立在一個包含5300多個蛋白質生物標志物目標的文庫上，并已在約1400份科學論文中使用。2023年10月4日，Nature（50.5）同期發表了3篇研究論文，使用了Olink的Explore平臺和英國生物樣本庫（UK Biobank）的數據，分析了來自54000多名參與者的樣品中的約3000種蛋白質。其中一篇論文確定了超過14000種常見遺傳變異與血液循環蛋白質之間的關聯，其中80%以上是以前未知的。

三、Astral-DIA蛋白質組學

2023年6月10日，賽默飛在國內首次發布全新的Orbitrap Astral高分辨質譜儀，迅速引起了廣泛的關注并對蛋白質組學領域產生了顛覆性的影響。Astral-DIA蛋白質組學是基于新一代Orbitrap Astral高分辨質譜儀，結合了三種質量分析儀：不僅結合了四級桿、Orbitrap的優異性能，同時加入了最新研發的非對稱軌道無損質量分析器（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，提升定性定量的準確度。Astral分辨率可達80000而不損失靈敏度，在高通量定量分析中達到前所未有的性能。

技術優勢

●超高通量：縮短檢測時間的同時保證了檢測深度；對于典型的細胞裂解物樣品，運行8分鐘，可鑒定蛋白數量高達8000+。

●超深覆蓋度：蛋白鑒定深度遠超此前研究水平。

●超高靈敏度：高動態范圍檢測對準提升蛋白檢測靈敏度。

●寬動態范圍：后加速離子包設計，極大提升蛋白動態范圍。

●超強準確性：生成高質量的數據增加結果可靠性。

應用場景

適用于血清、血漿、組織、細胞、細胞上清、菌體、外泌體等各樣本類型。Orbitrap Astral質譜儀在檢測通量、蛋白覆蓋深度、靈敏度及精準定量等多個維度取得了革命性的突破，適用于從單細胞到大規模樣本的準確定量，同時達到前所未有的覆蓋深度，麥特繪譜推出Astral-DIA蛋白質組分析服務，旨在通過尖端的技術手段，為科研工作者深度解析蛋白質動態夯實基礎。

Orbitrap Astral質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量多，而且對于典型的細胞裂解物樣品，每次進樣可鑒別出8000+蛋白質。Orbitrap Astral質譜儀一天即可檢測180個樣品，鑒定140多萬個蛋白質，開啟了蛋白質組學研究的全新模式，使得只需一臺質譜儀即可在一年內定量分析數萬個樣品，擴大了可行性研究的規模，從而提高統計能力并提供新見解。

Astral的卓越性能短時間內已經在學術界嶄露頭角，發表了多篇高質量的研究文章，Orbitrap Astral以其獨特的性能和應用潛力為臨床疾病研究等領域注入了新的活力。2024年2月1日，丹麥哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白質研究中心的Jesper V. Olsen研究團隊在Nature Biotechnology（33.1）上發文，運用基于Orbitrap Astral質譜儀的窄窗口式數據非依賴性采集（nDIA）方法技術對人HEK293樣本進行蛋白質組分析，鑒定了約9600個人類蛋白，逼近全蛋白質組覆蓋范圍。此外，研究驗證了Astral定量方法的高準確性，進一步證實了Orbitrap Astral nDIA技術在定量蛋白質組分析中的杰出性能。

四、Astral深度血液蛋白質組學

血液蛋白質組可反映人體的生理和病理狀態，是研究疾病機制、診斷、治療和預后的重磅技術，特別是近年大量的隊列研究及高分研究論文的發表，血液蛋白質組研究也越來越受到廣大科研學者的關注。傳統的血液蛋白質組檢測方法，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難以被檢測到，嚴重限制了血液樣本研究的應用。麥特繪譜基于納米顆粒搭配新一代Orbitrap Astral高分辨質譜儀平臺，實現了蛋白質組學在覆蓋深度、靈敏度、通量方面的全面提升，可實現血液樣本6000+的高深度檢測。

技術優勢

●最優前處理：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：數量翻倍，血液蛋白鑒定數目高達6000+。

●超強穩定性：全方位質控體系，提供穩定、可靠的一站式服務。

應用場景

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，并結合Astral-DIA技術，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，尋找與疾病相關的生物標志物，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-NP親和力和蛋白質豐度之間的關系驅動下，在顆粒-蛋白質界面形成選擇性和可重復的蛋白質冠。這使得利用蛋白質-納米相互作用的可擴展系統能夠克服目前深度血漿蛋白質組學在大型隊列中的局限性。

結語

麥特繪譜質譜平臺擁有多年技術沉淀和升級，建立了獨具特色的蛋白質組學技術服務，涵蓋宏蛋白質組、Olink靶向蛋白質組、Astral-DIA蛋白質組、Astral深度血液蛋白質組以及4D蛋白質組、TMT標記定量蛋白質組、DIA非標記定量蛋白質組、PRM靶向蛋白質組、修飾蛋白質組、外泌體蛋白質組等全方位的產品，助力廣大科研工作者科研更上一層樓！

參考文獻

1.Plasma proteomic associations with genetics and health in the UK Biobank. Nature. 2023.

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.

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