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牛血清白蛋白组分分子

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  • 高分辨非变性质谱绘制人血清蛋白全貌图
    大家好,本周为大家介绍的是一篇发表在Analytical Chemistry上的文章Charting the Proteoform Landscape of Serum Proteins in Individual Donors by High-Resolution Native Mass Spectrometry1,文章通讯作者是来自荷兰乌得勒支大学的Albert J. R. Heck教授。  血清中大多数蛋白都是糖基化蛋白,这些糖蛋白对疾病诊断有着重要意义,基于质谱的糖链释放后分析和糖肽分析是目前普遍使用的糖蛋白分析方法,但仍存在一些局限,例如可能遗漏同时发生的翻译后修饰、缺乏对O-糖的研究、遗漏某些糖肽覆盖不到的糖基化位点等。高分辨非变性质谱为完整糖蛋白的分析提供了新的思路,本文开发了一种基于离子交换色谱的分离纯化方法,能够从150μL血清中分离和分析20多种血清(糖)蛋白,质量范围在30-190 kDa之间。  图1为血清糖蛋白的分离和分析方法。150μL血清首先经过亲和柱以快速去除大量的白蛋白、IgG和血清转铁蛋白等,这一步骤使用的是作者内部制造的机器人,可以加快过柱子的速度。接着血清被送入离子交换(IEX)色谱,使用40分钟的梯度时,大多数蛋白在14-27分钟内洗脱,故作者在13-30分钟内每隔0.5分钟收集一次级分,并将每个级分缓冲液换为乙酸铵溶液,最后进行Thermo Exploris Orbitrap质谱仪分析。    图1.血清糖蛋白非变性质谱分析方法  作者使用该方法分离了大约24种血清蛋白,并在文中详细介绍了其中4种蛋白的分析过程:α-1抗胰蛋白酶、补体C3、血红素结合蛋白、铜蓝蛋白。  (1)α-1抗胰蛋白酶(A1AT)是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂,在呼吸系统的功能中起重要作用,作者使用唾液酸酶和PNGase F确认了蛋白上的糖型,又通过TCEP的还原处理发现大部分血清样品的A1AT都是半胱氨酸化的,也确认了A1AT存在N端截短的特征,综上,作者共统计出了13个A1AT异质体。针对捐献者提供的血清,作者区分出了携带V237A和E400D突变的A1AT蛋白的供体。  (2)补体C3蛋白在免疫调节过程中发挥作用,在血清中浓度相对较高,分子量为187kDa。与该蛋白共流出的还有两种约137kDa和80kDa的蛋白,在唾液酸酶处理后,只有80kDa的蛋白质量减少很多,证明其存在唾液酸,而C3和137kDa蛋白的糖型上无唾液酸。通过对级分的糖肽分析确定N糖位点在Asn 63和Asn 917。137kDa蛋白鉴定为C3缺失α链后降解而成。  (3)血红素结合蛋白(HPX)在血清中的主要功能是结合和运输游离的血红素,进行血红素和铁的再循环。非变性质谱显示HPX质量范围在58-63 kDa,而蛋白质主链质量仅50 kDa。本文首次解析了血清HPX的蛋白型谱,证明了4-5个N-糖和1个O-聚糖的存在,共17种独特的糖型。  (4)铜蓝蛋白(CER)负责在人体内转运大部分的铜,分子量132kDa,每个CER分子可以携带6-7个铜离子。CER在非变性质谱检测后的分子量比理论质量多409±5Da,作者将其归为6个铜离子和1个钙离子的结合所致,并发现了CER完全去糖后失去结合金属离子的能力。    图2.绘制血清糖蛋白组的全貌图。观察到的血清蛋白质量范围为30-190 kDa,浓度范围为0.2-50g/L  总结:本文开发了一种从少量人血清中分离多种糖蛋白的方法,并通过高分辨非变性质谱表征了蛋白型谱,为蛋白全貌提供完整视图。该方法的优势在于非变性质谱需要的样品处理步骤少,最大程度的还原了蛋白的生理状态,劣势在于目前通过完整质量只解析了20余种蛋白中的8种,后续需要结合自下而上或自上而下的蛋白质组学方法进行辨别。在未来的研究中,作者建议联用分子排阻色谱和离子交换色谱,实现高通量在线血清蛋白分离分析。  撰稿:英语佳 编辑:李惠琳  原文:Charting the Proteoform Landscape of Serum Proteins in Individual Donors by High-Resolution Native Mass Spectrometry
  • Xevo G2-S QTof和TransOmics:用于蛋白质组学、 代谢组学和脂质组学的LC/MS差异组学分析系统
    Ian Edwards、JayneKirk和Joanne Williams沃特世公司(英国曼彻斯特)应用优势■ 简化了工作流程、验证和数据解析 ■ 设计用于大规模代谢组学和蛋白质组学数据集■ 集成式组学平台可用于各种各样的全面定性和定量分析沃特世解决方案包括TransOmics信息学软件的组学研究平台解决方案ACQUITY UPLC I-Class 系统nanoACQUITY UPLC 系统Xevo G2-S QTofTransOmics 信息学软件MassPREP 蛋白质酶解标准品 关键词组学,代谢组学,脂类组学,蛋白质组学,MSE,主成分分析,无标记LC/MS 简介近年来,包括基于LC-MS的代谢组学、脂质组学和蛋白质组学仪器等组学技术的进步实现了以高通量的方式对多种生物分子的丰度进行定量监测,从而测定它们在不同生物状态下的变化。我们的最终目标是增进对生物过程的理解,从而改善对于疾病的疗效,更有效地开发药物或维持作物生长的最佳农业环境,同时最大程度地减少传染和其它副作用。就此而言,不同分析学科的研究结果可提供正交的观点,通常可以互相作为补充。开发和应用能够将多个研究领域的结果进行整合的灵活信息学解决方案具有重大意义。本研究介绍了一种多组学解决方案,可用于对代谢组学和蛋白质组学数据集中的MS数据进行大规模分析。其中采用了包括TransOmics信息学软件的沃特世(Waters?)组学研究平台解决方案,并结合Xevo G2-S QTof系统进行技术和生物学重复分析。 结果与讨论执行的代谢组学实验包括相对于对照/质控样品,鉴定低剂量和高剂量样品。根据实验设计,样品应当划分为3个不同的组,并使用标记离子进行不同组的识别。用于代谢组学和脂类组学的TransOmics(TOIML)流程包括以下步骤: 1. 导入原始的MSE连续数据集(六个技术重复样/组)2. 峰对齐,纠正不同分析运行间的保留时间偏移3. 色谱峰归一化,以便在不同样品运行间进行比较4. 色谱峰检测(峰选择)5. 离子去卷积,按化合物将离子分组6. 利用已有的定制数据库进行化合物鉴定7. 执行数据分析,找出用以将化合物分为QC(质控)、空白(基质)和分析物(高剂量)的离子(特征) 基质背景包括系统评估基质,其中加入了不同的镇痛标准品混合物A,从而得到低剂量(QC和高剂量(空白)样品。质控样品(QC)通过混合等量的低剂量和高剂量样品而制成。 采用ACQUITY UPLC I-Class系统结合Xevo G2-S QTof,在正电喷雾模式下以大于30k FWHM的质量分辨率,分离和分析代谢物。在UPLC/MSE模式下采集数据,该模式是一种无监督的采集方法,其中当进行交替扫描时质谱仪在低能量和高能量之间切换。使用TOIML和专业化合物数据库进行处理、搜索和定量。 其中TOIML流程的步骤1,2和3在别处有详细描述(TransOmics信息学软件由Nonlinear Dynamics提供技术支持)。鉴定前,通过主成分分析对所检测离子进行分组,如图1所示,显示了综合得分图和载荷图。从中可知,离子主要聚集在技术重复水平,并且样品实现了清晰分离。 图1. 分析物(镇痛标准品混合物A高剂量;紫色),空白(系统评估基质;浅蓝色)和QC(质控样品;深蓝色)的主成分分析接着,采用集成式搜索工具进行化合物鉴定,以正确鉴定四种镇痛标准品混合物中可在正离子电喷雾模式下检测到的标准品。图2展示了TOIML化合物搜索结果页面的概览,其中突出显示了基于精确质量数、保留时间(可选)和理论同位素模式分布对咖啡因的鉴定。除了先前描述的PCA之外,TOIML中还整合了其它多变量统计工具,包括相关性和趋势分析。图3为一个示例,示出了四个加标标准品的归一化趋势图,表明每个标准品的六个技术重复样之间有着良好的一致性,并且相对丰度与实验设计一致。此外,TOIML还便于科学家将分析结果与其它组学数据关联,或为诸如EZinfo的独立统计软件包提供输入数据。下游生物信息学(即Umetrics软件)的结果可重新导入分析实验中,以将所有化合物数据合并为单个表格以供审查或分享。图2. TOIML化合物鉴定页面。图3.镇痛标准品的归一化丰度分析。在蛋白质组学实验中,分析了两个10ng大肠杆菌样品的三个重复样,分别加入了牛血清白蛋白(BSA)、乙醇脱氢酶(ADH),烯醇酶和糖原磷酸化酶B。第一个样品(混合物1)中的加标蛋白质的柱上进样量均为1飞摩尔,而第二个样品(混合物2)中的加标蛋白质柱上进样量分别为8、1、2和0.5飞摩尔。因此,额定预期比值(混合物2:混合物1)应为8:1、1:1、2:1和0.5:1。在本研究中,使用nanoAC-QUITY UPLC系统结合Xevo G2-S QTof,在LC/MSE采集模式下对肽进行分离和分析。采用用于蛋白组学的TransOmics(TOIP)以及含有加标蛋白质序列信息的种属特异性数据库进行处理、搜索和定量。 TOIP流程包括以下步骤:1. 导入原始的MSE连续数据集(每个样品有三个技术重复样)2. 峰对齐,纠正不同分析运行间的保留时间偏移3. 色谱峰归一化,以便在不同样品运行间进行比较4. 色谱峰检测(峰选择)5. 利用集成数据库搜索算法鉴定蛋白质和肽6. 多变量统计分析7. 绝对和相对定量 TOIP提供了与TOIML相同的多变量分析工具。图4显示了所检测特征的PCA示例,即电荷态组。可明显看出,特征主要聚集在技术重复水平。其中一种加标蛋白质消化物的肽定性鉴定结果示于图5中,该蛋白质中鉴定出的所有肽的归一化表达谱如图6所示。对后者的定量精确度类型进行了确证,此类型可通过无标记MS研究及基于LC/MSE的采集策略获得。 图4.大肠杆菌中加入的混合物1(深蓝色)和混合物2(浅蓝色)的特征(电荷态组)PCA图。图5显示了差异加标样品中一个分析物的LC/MSE采集的定性结果概览。在本例中,BAS的柱上进样量为8 fmol,而大肠杆菌消化物的量为10 ng。结果如图6所示,展示了相关的相对定量结果。图5.大肠杆菌中加入的不同浓度牛血清白蛋白肽的定性LC/MSE鉴定结果。顺时针显示的依次是鉴定相关指标(得分和误差)、具体的轮廓线图以及标注的产物离子谱图。图6.牛血清白蛋白中鉴定出的肽的定量分析。结论■TransOmics信息学软件为多组学研究提供了一个简单易用、可扩展的系统■UPLC/MSE(LC结合数据独立型采集MS)可在单次实验中提供全面的定性和定量数据集■通过代谢物、脂质和蛋白质分析可快速获取补充信息并进行关联
  • 用亲和色谱法和四维蛋白质组学法系统鉴定血液中与顺铂结合的蛋白质
    大家好,本周为大家分享一篇发表在J Proteome Res.上的文章,Systematic Identification of Proteins Binding with Cisplatin in Blood by Affinity Chromatography and a Four-Dimensional Proteomic Method,该文章的通讯作者是华中科技大学药学院的杜支凤教授。以顺铂为代表的铂类抗癌药物广泛应用于治疗多种癌症肿瘤,如胃肠道癌、头颈部癌和卵巢癌等。在静脉滴注后,这些药物水解形成活性分子,与DNA结合并抑制DNA链的合成与复制,最终致使细胞死亡。然而,由于铂与硫醇的高亲和力,大多数铂在静脉注射后会与血液中的蛋白质结合;例如,人血清白蛋白 (HSA) 是含量最丰富的血清蛋白,也是血液中铂类药物的主要结合蛋白;另外,在红细胞中负责运输氧气的血红蛋白 (HB) 也被发现与铂结合,因此,有必要研究铂类药物在血液中的蛋白结合行为。先前的研究已经证明,利用质谱方法可以实现对高丰度蛋白质的可靠鉴定;然而,由于高丰度蛋白的干扰,占总蛋白的 80% 以上的低丰度蛋白则很少被鉴定。此外,由于缺乏足够信息,以及在胰蛋白酶消化过程中还原和烷基化剂的使用导致蛋白上的铂化位点无法被确定。更重要的是,目前排除假阳性结果的唯一方法是根据铂化肽的特征同位素模式,人工对比理论同位素和实验同位素,从而导致鉴定过程非常耗时并且具有较强的主观性。因此,有必要开发一种可靠、高效的方法来鉴定血液中铂类药物的结合蛋白质组。在血液蛋白质组学研究中,免疫亲和层析常用于消耗高丰度蛋白并富集低丰度蛋白。它有利于低丰度蛋白的鉴定和定量,从而可以提高血液中的蛋白质组覆盖范围。除了色谱分离外,离子淌度质谱 (IM−MS) 根据离子的迁移率差异进行分离,同样有助于低丰度蛋白质的分析。在金属化蛋白的鉴定中,金属化肽和游离肽的同位素分布模式明显具有差异,这有助于确定这些肽是否与金属药物结合。已经开发了一些数据处理软件程序来自动分配金属药物在已知蛋白质上的结合位点,如智能数字注释程序 (SNAP) 算法和 Apm2s 。本文结合高丰度蛋白分离和4D蛋白质组学方法 (IM-MS) ,系统、全面地鉴定了血液中顺铂的结合蛋白,并利用铂化肽的特征同位素模式和相似性算法来消除假阳性的识别。如图1所示,首先用超滤去除游离药物,然后使用多亲和去除柱分离血液样本中的高丰度和低丰度蛋白;用FAIMS Pro界面的nano-LC−MS/MS进行消化和分析;用MaxQuant对铂化的多肽和蛋白进行鉴定,用相似性算法Apm2s排除假阳性结果。在此基础上,采用基于平行反应监测 (PRM) 的方法测定了血浆中多肽与顺铂的结合率。本研究为系统鉴定血液中金属药物的结合蛋白提供了一种新方法,鉴定出的蛋白可能有助于了解铂类抗癌药物的毒性。图1 铂化蛋白的分离和鉴定以及用蛋白质组学方法测定顺铂与多肽之间的结合率的示意图本研究采用顺铂与人血浆的反应混合物建立了一种分析方法。为了与文献进行比较,样品的制备方法与文献中的制备方法相同1。选择CID作为碎裂方式,结果表明,从低丰度部分共鉴定出212个蛋白,从高丰度部分共鉴定出169个蛋白。在低丰度部分,共鉴定出1192个游离肽和208个铂化肽。其中,154个铂化肽被排除为假阳性结果,如文中表S1所示。高丰度部分的游离肽数和铂化肽数分别为1124个和169个,其中,144个铂化肽被排除为假阳性,如表S2所示。低丰度结合蛋白的鉴定在以往的研究中,由于高丰度蛋白的干扰,很少发现低丰度蛋白与铂的结合。本研究在高丰度蛋白被消耗后,从29个蛋白中共鉴定出54个铂化肽。APOA4中铂化肽的理论和实际质谱如图2所示,前体离子和铂化产物离子表现出特征的同位素峰。图片显示了关键的碎片离子的质谱图,用于分配铂化位点。在鉴定出的铂化蛋白中,CERU、FETUA、ITIH1和B4E1Z4有4个或更多的含铂肽,这表明铂可以与这些蛋白质的多条肽段结合。虽然低丰度蛋白只占血液中蛋白的一小部分,但它们具有非常重要的功能,对于维持正常生理活动不可或缺。例如,CERU可以将Fe2+氧化为Fe3+,并在铁代谢中发挥重要作用;B4E1Z4与补体激活相关。顺铂与这些蛋白的结合是否会对其功能产生影响仍有待进一步研究。图2 从低丰度蛋白部分鉴定出的铂化蛋白APOA4。(A)铂化肽的理论(左)和实验质谱(右);(B)铂化肽的MS/MS和指示铂化位点的关键碎片离子的质谱图高丰度结合蛋白的鉴定IGHG1中一个铂化肽的理论和实验质谱如图3所示,其前体离子和铂化产物离子表现出特征同位素峰。根据关键的碎片离子确定了铂化位点。在已鉴定的蛋白中,ALBU(白蛋白)和CO3(补体C3)有4个或更多的含铂多肽。HSA负责血液中药物和小分子的运输,CO3在补体系统的激活中起着重要作用。高丰度蛋白与顺铂的结合已被用于提高肿瘤化疗的疗效和选择性,而新发现的高丰度结合蛋白有助于相关研究。与低丰度组分鉴定的铂化蛋白相比,大部分与低丰度组分蛋白不同,两个组分中仅共同检测到FETUA和CFAH作为铂化蛋白,这表明亲和层析对高丰度蛋白和低丰度蛋白的分离效果较好。图3 从高丰度蛋白部分鉴定出铂化蛋白IGHG1。(A)铂化肽的理论(左)和实验质谱(右);(B)铂化肽的MS/MS和指示铂化位点的关键碎片离子的质谱图IM−MS分离铂化肽异构体如图4所示,通过nano-LC−IM−MS/MS成功分离了低丰度蛋白组分中FETUA的铂化肽异构体。同分异构体a和b是典型的铂化肽,由质谱图的同位素模式显示,它们被很好地分离。它们的MS/MS不同,根据关键碎片离子,异构体a和b的铂化位点分别被划分为M和H/T。这个例子显示了IM−MS对复杂样品的分辨能力。图4 用nanoLC−IM−MS/MS分离的低丰度蛋白组分中FETUA的铂化肽异构体。(A)m/z=764.67提取离子色谱和异构体a、b的质谱,理论质谱见中间;(B)异构体的MS/MS和关键碎片离子的质谱图结合蛋白的铂化位点在本文的两项研究中,His 和 Met 是首选的铂结合位点。此外,D、E、S和Y也被发现是铂结合位点。这也是合理的,因为血清蛋白的供氧氨基酸已被证明是顺铂的动力学首选结合位点。很少有Cys残基被鉴定为结合位点,这可能是由于没有还原和烷基化。肽的半胱氨酸常形成二硫键,不经还原和烷基化就无法识别,因此,序列覆盖率会很低。在未来的研究中,应使用替代还原剂来提高肽序列覆盖率。生物信息学分析 为了揭示铂化蛋白质的定位、功能和途径,将从高丰度和低丰度部分中鉴定的蛋白质组合起来并通过生物信息学工具进行分析。如图5A所示,GO分析表明大部分结合蛋白位于细胞外区域,发挥蛋白结合、金属离子结合、酶抑制剂等功能;因此,镀铂蛋白的定位证实了鉴定的可靠性。此外,这些蛋白质参与内肽酶活性、免疫系统过程、补体激活、炎症反应和凝血的负调节。为了阐明所涉及的途径,对鉴定的蛋白质进行了KEGG途径富集分析,结果表明最显着的富集途径是补体和凝血级联途径(图5B)。补体和凝血级联途径已被证明在造血干/祖细胞的动员中发挥关键作用,这对造血具有重要意义。顺铂的血液学毒性与其在补体和凝血级联途径中与血液蛋白的结合之间的相关性值得进一步研究。图5 (A)通过GO 分析确定的铂化蛋白的定位、分子功能和生物学过程;(B)铂化蛋白的富集途径血液蛋白与顺铂的结合率 由于未检测到一些铂化肽的游离形式,因此仅使用高丰度组分中的13种肽进行亲和力研究。可靠地计算了属于五种蛋白质的六种铂化肽的结合率。PRM分析中这些肽的信息见表S5,定量结果见图6。其中,富含组氨酸的糖蛋白的一种肽与顺铂的结合率最高,这可能是由于顺铂对含组氨酸和带负电荷的生物分子的高亲和力。Apoa1 蛋白的一个肽与顺铂的结合率最低。在本研究中可以确定结合率的铂化肽数量较少,这主要是由于某些肽的质谱响应低以及某些肽存在氧化形式。因此,这些肽的结合比率不能通过 PRM 方法确定。然而,与以往的研究相比,根据属于同一蛋白质的肽的质谱计数粗略估计某种蛋白质的丰度,这种方法可以更准确地确定高丰度肽与铂的结合率。图6 根据PRM分析多肽与顺铂的结合亲和力顺铂与血液蛋白的结合与其药代动力学、活性、毒性和副作用密切相关。然而,血液蛋白质组的复杂性限制了低丰度结合蛋白的鉴定。在本研究中,基于亲和色谱和nanoLC-IM-MS/MS 的 4D 蛋白质组学方法被用于分离低丰度和高丰度蛋白质并分析这两个部分。基于铂化肽的特征同位素分布和相似性算法,排除了假阳性鉴定。结果,共有 39 种蛋白质被鉴定为铂化蛋白质,这比之前研究中的数量要高得多。随后的生物信息学分析表明,这些结合蛋白位于细胞外区域,主要参与内肽酶活性、免疫系统过程、补体激活、炎症反应和凝血的负调控。最显着的富集途径是补体和凝血级联,这可能与顺铂的血液学毒性有关。高丰度部分的 PRM 分析表明,富含组氨酸的糖蛋白中的肽与高丰度组分中的顺铂的结合率最高。综上所述,本研究揭示了人类血液中与顺铂结合的蛋白质组,并计算了顺铂与血液蛋白的结合率。这种方法虽然在数据分析方面比较耗时,但它可以识别复杂系统中金属药物的低丰度结合蛋白,并且可以准确测量药物与血液蛋白的结合率。
  • 质谱“跨界”医学 妙用蛋白组学分析——访威斯康星大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系葛瑛教授
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " strong 仪器信息网讯 /strong & nbsp span style=" text-indent: 2em " 2020年,美国质谱学会(American Society for Mass Spectrometry, ASMS)将质谱界内“最高荣誉”之一的Biemann奖章授予了威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授 (https://labs.wisc.edu/gelab/),以表彰其应用基于高分辨率质谱的top-down蛋白质组学技术在心脏疾病研究领域所做出的重大贡献。该奖项是对质谱先驱—Klaus Biemann教授的纪念,表彰获奖者个人在其学术生涯的早期就在基础和应用质谱领域获得显著成就,因此该奖项的获得者均为中青年的杰出科学家。 strong Biemann奖章自1997年颁布以来共授予了24位科学家,作为2020年的奖项获得者,葛瑛教授既是该奖项自颁布以来的第七位女性科学家,也是该奖项历史上第三位获得此荣誉的华人学者。 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 葛瑛本科毕业于北京大学化学学院,毕业后赴美国康奈尔大学攻读博士学位。她基于top-down的蛋白质组学研究也起始于博士求学期间,彼时她师从Fred W. McLafferty,后者提出了著名的 strong 麦克拉弗蒂重排反应 /strong ,也被喻为质谱界泰斗。葛瑛在博士毕业后做出了一个与多数科研学者不同的抉择,她决定先加入美国惠氏制药(后并入辉瑞制药公司)从事药物研发工作,这段工作经历需要她与不同研究领域的工作者合作完成研究内容,也让她切身感受到了交叉学科研究模式的可行性和高效性,更为她日后赴任高校开启交叉学科的研究之路“凿”开了一道光。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 葛瑛团队突破了传统化学、生物学和医学的界限,利用高分辨质谱技术和top-down方法开展蛋白质组学研究,并通过新的方法策略获得了对心脏疾病等病理学研究的新颖洞见。仪器信息网近期采访了这位优秀的女性质谱工作者——威斯康星大学的葛瑛教授,与她进行了深入的交谈,探寻她光环加身的科研成果背后有何奥秘。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/50b38277-e0d1-4e19-92d0-ffef8ecafdd6.jpg" title=" 葛瑛.jpg" alt=" 葛瑛.jpg" width=" 300" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 威斯康辛大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系教授 葛瑛 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 以质谱为中心的技术开发 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 翻译后修饰的蛋白质(PTMs)在许多关键细胞中发挥着重要作用,因此对蛋白质组进行全面的分析,对于解释分子作为一个系统如何相互作用,以及了解细胞系统在健康和疾病中的功能至关重要。当前蛋白质组学的质谱分析主要有bottom-up(自下而上)和top-down(自上而下)两种方法,Bottom-up是传统的手段,它将蛋白质的大片段混合物消化/酶解成小片段的肽后再进行分析,是在蛋白质组学的研究中广泛使用的一种质谱技术,但该方式无法取得与PTMs之间相关联系的信息。而Top-down技术则不再需要酶切的过程,可以直接对完整的蛋白——包括翻译后修饰蛋白以及其它一些大片段蛋白测序,而非仅仅针对多肽,这就使得与翻译后修饰相关的信息能最大程度的保存下来。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 基于top-down质谱技术的蛋白质组分析是表征完整蛋白质组的新兴手段,它可以对来自于全细胞或组织裂解液的复杂混合物中的完整蛋白进行快速、灵敏的分析,提供一个系统、定量的蛋白质评估。然而,由于蛋白质组的高度复杂性和动态性,蛋白质组学的分析依然面临着巨大的挑战。比如蛋白质难溶于水、新的蛋白分离纯化方法有待探索以及根据top-down获得的数据来确定蛋白特性和有效翻译后修饰蛋白质的计算机工具十分匮乏等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 因此葛瑛团队就蛋白质组学分析面临的难题开展了系列研究,首先便是蛋白质溶解度的问题。在蛋白质的分析过程中,为了有效地从细胞或组织中提取蛋白质,提取缓冲液中通常含有表面活性剂,但是传统的表面活性剂与质谱不相容,它们通常存在极大的抑制蛋白质的质谱信号,因此在质谱分析前要先除去表面活性剂。基于此,葛瑛团队创造性地合成了可光降解的表面活性剂Azo,Azo的功能与常规表面活性剂非常相似,但却在表面活性剂分子的中间加入了可以通过简单紫外线照射被破坏的化学键。在进行质谱分析之前,可以通过暴露于光来裂解键,这样Azo就会分裂,仅留下蛋白质分子。葛瑛说到:“Azo能够对整个蛋白质进行有效的质谱分析,开辟了研究膜蛋白质的新道路。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 其次,针对完整蛋白质色谱分离法并不完善的问题,葛瑛团队发展了一种新型的多维色谱法——在线HIC/MS(疏水性相互作用色谱质谱)分析方法,用于在非变性模式下高分辨率分离完整蛋白,展示了该方法在Top-Dwon蛋白质组分析的潜力。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 不仅如此,针对难以使用质谱检测低丰度蛋白质等难题,葛瑛团队研发了新型纳米材料用于富集蛋白质,实现了利用top-down质谱法富集、鉴定、定量和表征完整的磷酸化蛋白。近日,葛瑛教授团队和威斯康星大学麦迪逊分校化学系金松教授团队合作的研究成果发表于自然子刊《自然· 通讯》,团队开发了基于纳米材料的蛋白质组学新方法,将功能化的超顺磁性纳米颗粒(NPs)与自上而下蛋白组学质谱分析结合,在有效地从血清中富集心脏肌钙蛋白I(cTnI)(cTnI是一种心脏疾病的生物标志物)的同时也能很好的去除血清白蛋白。该研究成果将在蛋白组学研究上得到广泛的应用,有助于揭示cTnI的分子指纹图谱,便于精准医疗研究。 a href=" https://www.nature.com/articles/s41467-020-17643-1" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 32, 96) " (原文链接:《Nanoproteomics enables proteoform-resolved analysis of low-abundance proteins in human serum span style=" color: rgb(0, 32, 96) text-indent: 2em " 》) /span /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 此外,对于top-down数据分析工具开发不足的问题,其团队开发了综合软件工具MASH Explorer软件,实现了不同质谱厂商的数据统一分析,并结合了多种用于反卷积和数据库搜索的算法,以进一步推动top-down蛋白质组学在生物医学研究中的发展。 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " (软件免费下载 /span a href=" https://labs.wisc.edu/gelab/MASH_Explorer/index.htm" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 32, 96) " https://labs.wisc.edu/gelab/MASH_Explorer/index.htm /span /a span style=" color: rgb(0, 32, 96) " ) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 在不断钻研的基础上,葛瑛团队进一步将其开发的方法应用于生物医学等问题的研究上,比如在正常和患病条件下建立心脏肌丝蛋白修饰的图谱,探究其调节心脏和骨骼肌收缩力的功能结果,以及利用蛋白质组学和代谢组学等综合研究方法评估干细胞疗法治疗心力衰竭的功效,并了解心脏再生过程中的信号传导机制。她在心脏生物学领域取得了重要发现,例如,其团队确定了心肌肌钙蛋白I的磷酸化和肌动蛋白同工型转换是慢性心力衰竭的潜在生物标记。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 跨界要知己知彼 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 从上文不难看出,葛瑛的研究内容不仅跨越了化学、生物学和医学的传统界限,更创造性地将其在生物化学方面的专业知识与医学相结合,获得了对心脏疾病等病理学研究的新颖见解。“科学界越来越多的人认识到,一个领域内真正的突破,很多时候来自于这个领域之外,来自于其它领域科学家的研究成果。也就是人们经常所说的‘跨界’研究。” 葛瑛说道:“从另外一个‘视角’去解决问题,往往能得出意想不到的结果。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 交叉学科很热门,但研究难度也不小。如何克服跨领域探索的挑战?笔者向葛瑛抛去这个问题。结合其自身的经历,在跨领域的学习过程中葛瑛一直积极地、努力地保持着好奇心,在不同的专业领域积蓄知识和力量。葛瑛表示:“随着长期对一个研究方向的不断深入,自然需要不断扩展,我当时进行跨界研究的契机是在加入麦迪逊医学院组建蛋白质中心后,开始有很多机会与生物学家以及医生合作,这就需要我去学习更多的知识,包括阅读其他领域的文献,跨领域沟通研究等等。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " “另外,想要真正深入了解一个科研领域,也必须要找到对应的‘圈子’,并且要知己知彼。”葛瑛分享了一段故事:“当我准备利用系统生物学方法深入了解心脏病等研究时,我阅读了上千篇心脏医学的文章,去参加该领域的学术研讨会,不断地扩充我的知识,有一次在一场心脏学会研讨会上,我遇见该领域的一位‘大伽’,并主动上前与他交谈,过程中他提到看过我发表的关于心肌钙蛋白的文章,对我赞誉很高,借那次机会,他推荐了多位医学领域的学者给我认识,也为我后来进行跨界研究提供了资源和平台。这是我认为很重要的一点,跨界,你必须要知己知彼。当然我很幸运能够得到多个领域(质谱,蛋白质组学,色谱 和 心脏学会)的前辈和朋友们的大力支持, 非常感激。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对科学研究来说,跨界是必然的,而当跨界研究的时候找到一个突破口也十分必要。葛瑛的团队是多元化的,既有生物学、化学方向的学生,也有医学方向的学生。围绕课题组的两大主要方向,技术开发和生物医学研究,化学系的学生以发展技术为中心,最终落地到应用上,而生物系的学生以研究一种疾病为中心展开课题。此外,课题组实验室的设置也同样多元化,一层楼里有化学实验室、生物工程实验室和临床实验室,这样的环境也为组内的学生提供了跨界沟通、交流和合作的机会与平台。“我们实验室已经不是单纯的化学实验室或生物实验室,某种意义上我们可以称为‘交叉研究中心’。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 采访的最后,葛瑛也表示,不管从事的是化学研究还是生物学研究,最终都是想要解决生命科学的问题,因此质谱技术也好,生物医学应用也好,团队都希望能更好地实现精准医学,最终造福人类。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " br/ /p p style=" text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em " 采访编辑:万鑫 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 后记: /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 当下时代的科学研究已经不仅仅需要培养“标准型人才”,更多的创新成果和研究领域的成长点都发生在领域的边缘或几个不同领域的交界处,因此,越来越需要像葛瑛这样掌握各种知识的研究学者。与此同时,科研学者如果能够自由发挥,把自己培养成“非标准型人才”,也许更利于将来的创新研究。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai" 点击图片了解葛瑛团队更多内容: a href=" https://labs.wisc.edu/gelab/" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 32, 96) " https://labs.wisc.edu/gelab/ /span /a /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai" /span /p p style=" text-align: center" a href=" https://labs.wisc.edu/gelab/" target=" _blank" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/a7c8ff9b-cf8b-40b8-bcf2-b2a9d68a1b5a.jpg" title=" 葛瑛团队.jpg" alt=" 葛瑛团队.jpg" / /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai" /span br/ /p
  • N端封闭蛋白序列分析进行时——台式MALDI-8020
    胰蛋白酶消化,质谱法轻松鉴定蛋白质,已经是非常成熟的工作流程。即使是刚接触MS的使用者也可以很快掌握。在质谱法鉴定蛋白的工作流程中,蛋白质鉴定是通过使用搜索引擎,例如 Mascot或Matrix Science进行简单的数据库搜索来实现的。然而,对于数据库中未列出的蛋白质鉴定需求,或需要进行蛋白质末端序列分析的这两种情况,通常采用更昂贵的高端仪器和更复杂的工作流程,需要熟练的操作员。此外,蛋白质测序仪也通常用作蛋白质末端序列分析的方法,但遇到 N 端封闭的蛋白质,去封闭是必要的。作为样品序列分析前的预处理,预处理效果取决于蛋白质类型,可能效果不佳,对操作人员有一定要求,需要一定程度的技能和经验,这些可能会限制其使用。 近年来,利用MALDI-TOF离子源(ISD:In-Source Decay)中发生的蛋白质碎裂离子,可以分析N末端被封闭或未在数据库中登记的蛋白质序列MS图谱。此外,ISD理论上不受每个样品质量的限制,因此无需胰蛋白酶消化即可直接对高质量蛋白质进行测序。结合电泳胶提取蛋白和岛津台式机MALDI-8020,通过N端封闭蛋白的分子量测定和序列分析的例子,让我们来了解下大蛋白分子直接测序技术MALDI-ISD。 将模型样品N 端被乙酰化的牛碳酸酐酶 (Sigma-Aldrich)溶解在缓冲溶液中进行电泳, 95 °C 下加热 5 分钟,然后在聚丙烯酰胺凝胶(ATTO 12.5 %,预制 e-PAGEL)上进行电泳。所得聚丙烯酰胺凝胶用考马斯亮蓝染色以检测蛋白质斑点。使用含有表面活性剂的提取缓冲溶液,我们从凝胶分离的碳酸酐酶的条带中提取蛋白质。使用氯仿/甲醇在提取缓冲溶液中沉淀蛋白质以去除表面活性剂和盐,并使用 MALDI-TOF 质谱仪进行测量。芥子酸用作 MALDI 基质用于蛋白质分子量测量,1,5-二氨基萘 (DAN) 用于 ISD 的序列分析。 图1、碳酸酐酶电泳图图2、从凝胶中提取的碳酸酐酶MS图(基质芥子酸) 接下来,从25 pmol凝胶蛋白条带中提取碳酸酐酶,与基质DAN混合,MALDI-8020线性模式进一步分析。结果如图3所示,主要检测到c离子(从蛋白质N段产生的片段)质量一致的峰。通过使用免费软件Mass++ TM和蛋白质氨基酸序列比对工具Basic Local Alignment Search Tool (BLAST),我们对从检测到的峰中获得的氨基酸序列进行了同源性搜索。 图3、MALDI-ISD鉴定结果 鉴定结果显示匹配结果最高的是碳酸酐酶。通过检测到的c离子片段质量和数据库中已有的碳酸酐酶氨基酸序列,我们可以推断出N段序列是SHHWGYGKH...,并且是N-乙酰化的。 MALDI-8020线性模式MALDI-ISD技术,无需复杂的工作流程,无需胰蛋白酶消化即可直接对高质量蛋白质(如本文所述m/z 29030示例)进行N端测序。 该方法在岛津应用专家与美国佛罗里达州立大学、日本爱媛大学高级研究支持中心生物医学分析部、利物浦大学生化与系统生物学系等共同发表的一篇文献中也有应用到。PEPPI-MS基于聚丙烯酰胺凝胶的预分馏,实现质谱法鉴定完整蛋白或蛋白复合物。凝胶分离回收14种人血清蛋白,提取后,用MALDI-8020的MALDI-ISD产生的产物离子鉴定人血清白蛋白N端氨基酸序列。 MALDI-8020是岛津MALDI家族一款体积小巧,性能卓越的特色产品。荣获2018 IBO工业设计大奖银奖。 主要特点:● 线性台式MALDI-TOF● 200Hz固态激光器,355nm波长● 进样速度快● TrueClean™ 自动源清洁功能。配备大口径离子光学系统,使仪器长期使用中源的污染风险降到最低。配备基于紫外激光器的源清洁功能,可自动快速实现源自清洁。● 静音(参考文献:岛津应用新闻 No.B83J. Proteome Res. 2020, 19, 3779−3791
  • 基于镜像酶正交酶切的蛋白质复合物规模化精准分析新方法
    蛋白质作为生命活动的执行者,通过自身结构的动态改变,以及与其他蛋白质相互作用组装为蛋白质复合物,调控各种生物学过程。因此,如何实现蛋白质复合物的精准解析已成为当前生命科学的研究热点。化学交联结合质谱(CXMS)技术作为蛋白质复合物解析的新兴技术,利用化学交联剂将空间距离足够接近的蛋白质分子内或分子间的氨基酸残基以共价键连接起来,再利用液相色谱-质谱联用对交联肽段进行鉴定,实现蛋白质复合物的组成、界面和相互作用位点的解析。该技术具有分析通量高、灵敏度高、可提供蛋白质间相互作用的界面信息、普遍适用于不同种类和复杂程度的生物样品等优势,已成为X射线晶体衍射、低温冷冻电镜、免疫共沉淀等蛋白质复合物研究技术的重要补充。化学交联位点的鉴定覆盖度和准确度决定着该技术对于蛋白质复合物结构的解析能力。目前,为了实现蛋白质复合物的高覆盖度交联,研究人员发展了可用于共价交联赖氨酸(K)的氨基、谷氨酸(E)/天冬氨酸(N)的羧基、精氨酸(R)的胍基以及半胱氨酸(C)的巯基等多种活性基团的新型交联剂。进而,为了提高低丰度交联肽段的鉴定灵敏度,体积排阻色谱法、强阳离子交换色谱法,及亲和基团富集策略被提出用于交联肽段的高选择性富集,如可富集型化学可断裂交联剂——Leiker,与不具备富集功能的交联剂相比,通过亲和富集可以将交联位点鉴定数目提高4倍以上。胰蛋白酶镜像酶(LysargiNase)的酶切位点与胰蛋白酶互为镜像,可特异地切割赖氨酸和精氨酸的N端。由于LysargiNase的N端酶切特点,电荷主要分布在交联肽段的N端,在碰撞诱导裂解(CID)和高能诱导裂解(HCD)模式下产生以b离子为主的碎片离子,与胰蛋白酶酶切肽段以y离子为主的碎片离子互为镜像补充,为胰蛋白酶酶解肽段在质谱鉴定中b离子缺失严重的问题提供了很好的解决办法。由于具有较高的酶切特异性和酶活性,镜像酶已经成功地应用于蛋白质C末端蛋白质组鉴定、磷酸化蛋白质组研究、甲基化蛋白质组鉴定等方面,然而在CXMS中的应用仍未见报道。为进一步提高对蛋白质复合物结构及相互作用位点的解析能力,本文发展了LysargiNase与胰蛋白酶联合酶切的方法,基于镜像酶正交切割的互补特性,通过产生赖氨酸及精氨酸镜像分布的交联肽段,以增加特征碎片离子数量和肽段匹配连续性,从而提升交联肽段的谱图鉴定质量,达到提高交联位点的鉴定覆盖度和准确度的目的。通过分别对牛血清白蛋白及大肠杆菌全蛋白样品的交联位点鉴定结果的考察,评价该策略对单一蛋白样品和复杂细胞裂解液样品蛋白质复合物表征的应用潜力。蛋白质样品制备称取牛血清白蛋白粉末,以20 mmol/L 4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸(HEPES, pH 7.5)作为缓冲体系,配制0.1 mmol/L牛血清白蛋白溶液。大肠杆菌细胞(种属K12)在37 ℃下采用Luria-Bertani(LB)培养基培养24 h,然后于4 ℃以4000 g离心2 min,收集细胞沉淀。细胞沉淀采用磷酸盐缓冲液(PBS)清洗3遍后,悬浮于细胞裂解液(含20 mmol/L HEPES和1%(v/v)蛋白酶抑制剂)中,冰浴超声破碎180 s(30%能量,10 s开,10 s关)。匀浆液于4 ℃以20000 g离心40 min,收集上清,采用BCA试剂盒测定所得蛋白质含量。稀释大肠杆菌蛋白裂解液至蛋白质含量为0.5 mg/mL。化学交联样品制备以20 mmol/L HEPES(pH 7.5)为溶剂配制浓度为20 mmol/L 的BS3交联剂母液 将交联剂母液加入牛血清白蛋白的缓冲溶液及大肠杆菌蛋白裂解液中,使交联剂的终浓度为1 mmol/L,在室温条件下反应15 min 通过添加终浓度为50 mmol/L的淬灭溶液NH4HCO3进行交联反应淬灭,并在室温下孵育15 min 在冰浴条件下,将交联样品逐渐滴入8倍体积的预冷丙酮中,于-20 ℃静置过夜 在4 ℃条件下,以16000 g转速离心,去除丙酮,然后将交联蛋白用预冷丙酮清洗2次,去除上清液后,于室温挥发掉残余的丙酮 以8 mol/L尿素溶液复溶蛋白质沉淀 将牛血清白蛋白交联样品以5 mmol/LTCEP作为还原剂,于25 ℃下反应1 h进行变性和还原 将大肠杆菌样品以5 mmol/LDTT作为还原剂,于25 ℃下反应1 h进行变性和还原,避免大肠杆菌蛋白在酸性条件下发生变性 添加终浓度为10 mmol/L的碘乙酰胺(IAA),在黑暗中,于室温下反应30 min 以50 mmol/LNH4HCO3稀释样品至尿素浓度为0.8 mol/L后,将样品均分为两份,一份以蛋白样品与蛋白酶的质量比呈50:1的比例加入胰蛋白酶,于37 ℃酶解过夜,另一份加入终浓度为20 mmol/L的CaCl2,以蛋白样品与蛋白酶的质量比呈20:1的比例加入LysargiNase,并在37 ℃温度下酶解过夜。液相色谱-质谱鉴定及数据搜索上述所有样品经过除盐,使用0.1%甲酸(FA)溶液复溶,用超微量分光光度计测定肽段浓度,进行反相高效色谱分离和质谱分析。牛血清白蛋白样品采用Easy-nano LC 1000系统偶联Q-Exactive质谱仪平台进行质谱分析。流动相A: 2%(v/v)乙腈水溶液(含0.1%(v/v)FA) 流动相B: 98%(v/v)乙腈水溶液(含0.1%(v/v)FA)。梯度洗脱程序:0~10 min, 2%B~7%B 10~60 min, 7%B~23%B 60~80 min, 23%B~40%B 80~82 min, 40%B~80%B 82~95 min, 80%B。Q-Exactive质谱仪采用数据依赖性模式,Full MS扫描在Orbitrap上实现,扫描范围为m/z 300~1800,分辨率为70000(m/z=200),自动增益控制(AGC)为3×106,最大注入时间(IT)为60 ms,母离子分离窗口为m/z 2。MS/MS扫描的分辨率为17500(m/z=200),碎裂模式为HCD,归一化碰撞能量(NCE)为35%, MS2从m/z 110开始采集,MS2的AGC为5×104, IT为60 ms,仅选择电荷值为3~7且强度高于1000的母离子进行碎裂,并将动态排除时间设置为20 s。每个样品分析3遍。大肠杆菌样品采用EASY-nano LC 1200系统偶联Orbitrap Fusion Lumos三合一质谱仪平台进行质谱分析。流动相A: 0.1%(v/v)甲酸水溶液 流动相B: 80%(v/v)乙腈水溶液(含0.1%(v/v)FA)。梯度洗脱程序:0~28 min, 5%B~16%B 28~58 min, 16%B~34%B 58~77 min, 34%B~48%B 77~78 min, 48%B~95%B 78~85 min, 95%B。Orbitrap Fusion Lumos三合一质谱仪采用数据依赖性模式,Full MS扫描在Orbitrap上实现,扫描范围为m/z 350~1500,分辨率为60000(m/z=200), AGC为4×105, IT为50 ms,母离子分离窗口为m/z 1.6。MS2扫描的分辨率为15000(m/z=200),碎裂模式为HCD, NCE为30%, MS2从m/z 110开始采集,MS2的AGC为5×104, IT为60 ms。仅选择电荷值为3~7且强度高于2×104的母离子进行碎裂,并将动态排除时间设置为20 s。每个样品分析3遍。质谱数据文件(*.raw)采用pLink 2软件(2.3.9)对交联信息进行检索和鉴定。使用从UniProt于2019年4月27日下载的牛血清白蛋白序列和大肠杆菌序列,搜索参数如下:酶切方式为胰蛋白酶(酶切位置:K/R的C端)、LysargiNase(酶切位置:K/R的N端) 漏切位点个数为3 一级扫描容忍(precursor tolerance)2.00×10-5 二级扫描容忍(fragment tolerance)2.00×10-5 每条肽段的质量范围为500~1000 Da 肽段长度的范围为5~100个氨基酸 固定修饰为半胱氨酸还原烷基化(carbamidomethyl [C]) 可变修饰为甲硫氨酸氧化(oxidation [M])、蛋白质N端乙酰化(acetyl [protein N-term]) 肽段谱图匹配错误发现率(FDR)≤5%。映射胰蛋白酶与LysargiNase酶解样品的交联位点在牛血清 白蛋白晶体结构(PDB: 3V03)的映射 LysargiNase与胰蛋白酶酶解样品的交联位点对及单一交联位点的互补性LysargiNase与胰蛋白酶酶解样品共同得到的交联位点鉴定打分比较b+/++与y+/++离子碎片分别在α/β-肽段的碎片覆盖度LysargiNase与胰蛋白酶酶解的交联肽段质谱图大肠杆菌样品中LysargiNase与胰蛋白酶酶切鉴定蛋白质复合物信息互补性带点击了解原文:https://www.chrom-china.com/article/2022/1000-8713/1000-8713-40-3-224.shtml
  • 最新发现:世界上第一个单分子高精度蛋白质图像出炉
    在人体内,有数千不同的蛋白质。每个蛋白质都有独特的形状,这样决定了它们独特的功能。科学家们至今都有很难捕捉单个蛋白的图像。问题在于,高功率成像工具往往会抹导致脆弱的蛋白质结构发生破坏,因此研究人员拍摄数以百万计的照片,来全面地了解一种蛋白质的晶体结构。这些工具所产生的图像,通常是模糊的,并且一些蛋白质不能被拍照,因为它们无法形成晶体。  现在,一个研究团队已经可以用新的石墨烯材料来采集单个蛋白的图像。根据最近公布的arXiv上的一项研究,这种使用全新材料石墨烯获得的蛋白质图像是第一个针对单个蛋白质的高分辨率图像。  捕捉单个蛋白质的图像时,研究人员将蛋白质的溶液雾化,并混合到非常薄的石墨烯片上。然后他们使用了低能量的全息电子显微镜,通过弹跳电子束来撞击蛋白质,然后记录这些电子与其它电子的如何相互作用产生的图像。这种低能量的电子束可以保证蛋白质结构不会出现太大的破坏。不同于以前其他成像方法,研究人员使用全息电子显微镜可以保证蛋白质结构的完整性和可靠性。利用计算机技术,研究人员使用了全息电子显微镜产生的图像来重建蛋白质的原始结构。  细胞色素C图像。A)从全息电子显微镜获取的细胞色素C蛋白的图像。B)三种不同的蛋白质观察角度的重建。C)使用电子计算机技术来数字重建的蛋白质的不同角度的模型。  (图片来自:Jean-Nicolas Longchamp et al, 2015, arXiv)  研究人员试图将自己解析的结构与几种已经广为人知的蛋白质结构做对比,比如血红蛋白(在红血球中携带氧气的蛋白),牛血清白蛋白(在实验室常用的蛋白)和细胞色素C(细胞内的电子转移在他)。他们比较了所得图像,并与其他成像技术获得的图像做对比,并发现,他们的照片有更高的清晰度。研究人员接下来希望获取其他未解析过的蛋白质图像。如果科学家更好地了解蛋白质结构,他们可以找可能存在的错误折叠的蛋白、如阿尔茨海默氏症,帕金森氏和亨廷顿氏病相关的蛋白质,这对于人类健康和基础生物学的研究大有益处。
  • 案例分享 | Monolith分子互作仪助力蛋白质脂化修饰研究
    研究背景蛋白质脂化在几乎所有与膜相关的生物学途径中都起着核心作用,例如细胞信号传导、蛋白质分泌、细胞死亡和免疫。然而,由于脂化是高度可变的,可逆的,并且经常与其他蛋白质翻译后修饰相互交叉影响,大多数蛋白脂化的生理功能仍然不明确,常见的功能缺失诱变方法对于探索蛋白质脂化往往效果不佳。研究内容2023年8月,浙江大学生研院林世贤课题组在 Nature Chemical Biology(自然化学生物学)杂志发表了题为“Computational design and genetic incorporation of lipidation mimics in living cells”的研究成果,报告了一种设计脂化模拟的计算方法。研究团队建立了一个工程系统,用于将这些脂化模拟物整合到大肠杆菌和哺乳动物细胞中几乎任何所需的蛋白质位置。这项研究策略能够实现数百种蛋白质脂化的功能获得研究,促进了卓越治疗候选药物的创造。在该研究中,为了证明基因编码脂质模拟物在设计和合成治疗候选药物中的效用,研究人员使用Monolith分子互作仪检测了人血清白蛋白HSA和脂质模拟改造的多肽药物GLP-1变体之间的相互作用。GLP-1-K20-4HexyF和GLP-1-K20-4OctyF对HSA的Kd值分别为2.31 μM和0.58 μM,分别比GLP-1-K20-HepoK的15 μM增加了6.5倍和25.9倍。相比之下,野生型(WT) GLP-1未检测到结合,表明增强的结合是由脂质模拟介导的。图:MST分析多肽药物GLP-1变体对人血清白蛋白HSA的亲和力https://doi.org/10.1038/s41589-023-01400-8IF: 14.8 Q1技术优势Monolith系列仪器可以直接检测带有荧光标记(如CY5)的多肽与其他分子间的相互作用,也可以检测经过荧光标记的蛋白与无荧光的多肽分子间的相互作用。检测不依赖于分子量的改变,样品用量少,仅需10分钟就可获得精确的Kd值。
  • 如何使用反向移液技术更精准的移取蛋白溶液
    每支移液器的液程通常都用纯水和正向移液技术校准过。因此我们推荐使用正向移液技术移取水性溶液,如缓冲液,稀释酸或碱。当移取不同于水的液体时,由于具有不同的液体特性,其移液量可能偏离所选的量程。比如一些生物溶液的移液,可能会在移液器尖端或试管中产生气泡或泡沫,这将使移液量产生偏差。在这种情况下,我们推荐使用反向移液技术移取高粘度或者容易产生泡沫的液体。反向移液技术减少了喷溅,泡沫和气泡形成。这种方法尤其适用于移取小体积的液体。 下面先介绍一下正向移液和反向移液技术的操作。 1.将按钮压至第一停点。 2.将吸头浸入液面下1cm处,缓慢释放按钮使其滑回原位。将吸头从液体中移出,接触容器边缘除去多余的液体。 3.排液时,吸头紧贴容器壁先轻按按钮至第一停点,略作停顿后, 将按钮按至第二停点(这个操作会将吸头内的液体彻底排尽),将吸头从容器中沿容器壁移出。 4.松开按钮至准备位置。 1.将按钮压至第二停点。 2.将吸头浸入液面1cm处,缓慢释放按钮使其滑回原位。这将时液体充满吸头。将吸头从液体中取 出,接触容器边缘去掉多余液体。 3.放液到接收容器时平稳地轻按按钮至第一停点。保持在这个位置。一些液体会残留在吸头中不能被放出。 4.残留在吸头内的液体能够被吹回原溶剂中或者同吸头一起丢弃。 5.松开按钮到准备位置。 选择合适的移液器对于微量移液的精准性也很重要,Thermo Scientific F系列移液器的超强吹出设计则满足了微量移液对精准性的需求。低于50&mu l液程的Thermo F系列移液器均采用双活塞设计,与其它普通移液器相比,其空气吹出能力增大50%-60%,因此在小体积的液体吹出时会非常干净完全,大大提高了移液的精准性。 我们使用Thermo Scientific Finnpipette F2 1-10 &mu l移液器,配合Thermo Scientific Finntip Flex 10吸头,同时分别使用正向移液和反向移液,移取1%牛血清白蛋白(BSA,Sigma A7030)进行移液精准性测试。 图1 表明当使用反向移液技术时,移液量的变化比使用正向移液技术处于更狭窄的一个范围。 图2 表明使用两种移液方式的不精确度。不精确度是估量移液的重复性的。反向移液技术可以使不精确度相对于正向移液技术降低50%。 这是因为,BSA溶液含有易被疏水移液器吸头壁吸附的疏水成分。当使用正向移液技术时,每次移液后少量的液体易残留在吸头中。这种趋势会增加吹出液体体积之间的偏差,因为当重复移液时吸头中累积的残余液体可能增加下一次移液的移液量。而反向移液技术中有额外的液体被吸入吸头中,这些额外的液体作用似一个蓄水池它使连续移液的移液量均等。这个蓄水池也能阻止空气在吹出液体的最后从吸头口进入,这样可以降低液体起泡的可能性。这使反向移液技术在移取小液量液体时尤其有用。由此可见,选择Thermo Scientific F2移液器,同时配合反向移液技术,可较好的提高移取蛋白溶液的精确度和重复性。 这是个移液器的王国,每个人都能找到最适合自己的移液器。这是一个富于创新的品牌,传承40年移液器的深厚底蕴。&ldquo 先锋源于创新,全新精准体验&rdquo 是赛默飞世尔科技移液器的真实写照。Thermo Scientific Finnpipette的历史可追溯到1971年,凭借着以人为本的设计理念,坚持不断创新,缔造了许许多多世界&ldquo 第一&rdquo 的记录。我们推出了全球第一支连续可调微量移液器、第一支多道移液器、第一支可整支高压消毒的移液器、第一支彩色标记移液器。Finnpipette特别重视客户反馈,不断努力改善产品。我们始终追求提高性能、精准性和客户满意度。更多Thermo Scientific移液解决方案请查看:Thermo移液器。
  • MFI专注蛋白聚集分析,助力药物稳定性研究
    近日,美国明尼苏达大学药学院药理学科学家,利用MFI,在权威杂志Journal of ControlledRelease(IF:7.901)发表文章:Freezing-induced ProteinAggregation - Role of pH Shift and Potential Mitigation Strategies, J Control Release. 2020 Jul 10 323:591-599. --研究背景--在设计用于肠胃外给药的蛋白质药物产品中,聚集体的产生,除了在外观上引起不适之外,最重要的是它们具有细胞毒性作用,或是引起机体免疫原性应答。美国和欧洲药典对肠胃外药物产品中的不溶性聚集物有规定:对于小剂量的肠胃外药物,通过光阻法测量的小颗粒(≥10μm)和大颗粒(≥25μm)的推荐药典规范分别为≤6000/container和≤600/container。因此,预防和减轻蛋白质聚集对于维持蛋白质药物产品的安全性,功效和质量至关重要。药品加工步骤中,如纯化,搅动,冻融,填充,冻干,制剂成分,运输压力,都有可能将天然蛋白质转化为聚集体。而蛋白质溶液在配制为药物产品之前,通常以冷冻状态保存很长一段时间,所以,因反复冻融而产生的蛋白聚集体更应引起关注。蛋白质制剂如缓冲液可确保制剂的pH值在整个保质期内都保持在所需范围内。但在低温过程中,某些缓冲区的有效性可能会受到影响。例如,当冷冻含有磷酸二氢钠和磷酸二钠的水溶液(即磷酸钠缓冲液)时,磷酸氢二钠的选择性结晶导致冷冻浓缩液的pH降低,从而引起蛋白聚集体的产生。因此,本文旨在研究,在不同缓冲溶液的冻融循环过程中,两种模型蛋白质(牛血清白蛋白(BSA)和β-半乳糖苷酶(β-gal))聚集体的产生,以及这两种蛋白对缓冲液pH值变化的影响。同时,评价了添加的非结晶溶质对pH值变化的影响,以及pH改变对蛋白质聚集行为的影响。--研究结果--使用MFI表征冷冻和解冻后蛋白颗粒的形成利用MFI检测发现,无论何种缓冲液,BSA(10mg/mL)在制备和立即分析时均显示出较低的颗粒数。当这些溶液经受五个冻融循环时,在许多系统中颗粒数量都有小幅增加。但冻融循环在磷酸钠缓冲液(100mM)中导致的颗粒计数增加显著。加入纤维二糖(纤维二糖(一种还原糖)被用作模型非结晶溶质,一种冷冻保护剂)后,在磷酸钠缓冲液(100mM)中导致的颗粒数有明显缓解。利用MFI检测发现,β-gal(10mg/mL)在水中冻融后的颗粒数(?100,000)急剧增加,表明该蛋白质对PH值的极端敏感性。同样,β-gal在磷酸钠缓冲液(100mM)中导致的颗粒计数增加显著。加入纤维二糖后,在磷酸钠缓冲液(100mM)中导致的颗粒数有明显缓解。低温pH测定将PBS和磷酸钠(100mM)冷却后,发现pH值变化幅度相似。当磷酸钠浓度为10mM时,冷却时的pH值变化不明显。而蛋白质的添加(10mg/mL)可以降低了PBS和磷酸钠(10mM)中pH值变化的幅度。当磷酸钠浓度很高(100mM)时,蛋白质的作用就不那么明显了,这表明,低蛋白浓度(10mg/mL)似乎不足以抑制缓冲盐的结晶和随之而来的pH偏移。低温XRD测定研究结果发现,当将磷酸钠缓冲溶液(10和100mM)冷却时,在-15°C时Na2HPO4• 12H2O结晶明显(分别参见图4B和4C)。而BSA的添加,可以使Na2HPO4• 12H2O的峰强度降低,特别是在较低的缓冲液浓度(10mM)下更为明显。这与观察到的BSA对缓冲溶液pH值变化幅度的影响密切相关。此外,纤维二糖的添加完全抑制了缓冲盐的结晶(图4D),以及冰峰的强度也受到了抑制。这些结果揭示了非结晶溶质在蛋白质制剂中的附加作用。通过抑制缓冲盐的结晶和随之而来的pH值变化,这些赋形剂可防止蛋白质不稳定性。热分析结果显示,当将BSA添加到PBS中时,在-54.4℃出现玻璃化转变温度(Tg′),随后在-22.4和0.1℃出现两个吸热峰。玻璃化转变温度反映了冷冻浓缩物组成发生了改变。BSA仅对100mM缓冲液的热行为有明显影响,导致Tg’(-47°C)和结晶温度(-30°C)降低。同时,纤维二糖的添加有望改变冷冻浓缩物的成分,这在Tg’(-34°C)中有所体现。结论:磷酸盐缓冲液被广泛用于肠胃外蛋白质制剂中。但在冷冻过程中,磷酸氢二钠(十二水合物)的选择性结晶会降低冷冻浓缩液的pH值,从而导致蛋白质聚集。可以通过降低缓冲液浓度来减小pH偏移。同时,BSA和β-gal可以通过对缓冲液结晶的抑制,减少pH的变化,但其作用程度要取决于缓冲液浓度。其它非结晶性赋形剂(纤维二糖)的添加,可通过抑制缓冲盐结晶,来提高蛋白质的稳定性。
  • 威斯康星大学葛瑛教授荣获HUPO2021蛋白质组学临床转化奖
    仪器信息网讯 HUPO国际大会(Human Proteome Organization World Congress)是全球蛋白质组领域的盛会。日前,HUPO 2021颁布了蛋白质组学的五大奖项,澳大利亚麦考瑞大学Nicolle H. Packer获蛋白质组学杰出成就奖、瑞士苏黎世联邦理工学院Paola Picotti获蛋白质组学科学发现奖、威斯康星大学葛瑛获蛋白质组学临床转化奖、丹麦Evosep公司Nicolai Bache and Ole Vorm共同获得科学技术奖、爱尔兰都柏林大学的Stephen Pennington获杰出服务奖。其中蛋白质组学临床转化奖的获得者,美国威斯康星大学的葛瑛教授曾获2020年美国质谱年会Biemann奖,也当选为2020年度最具影响力分析化学家。葛瑛博士,威斯康星大学麦迪逊分校细胞与再生生物学和化学教授葛瑛博士过去十年致力于临床和转化蛋白质组学研究,以更好地理解和诊断心脏疾病。她通过创造性地将质谱/蛋白质组学与心脏生物学/医学相结合,在精准医学的基础研究和转化/临床研究之间架起桥梁。她的研究是高度跨学科的,跨越了化学、生物学和医学的传统边界,以期实现真正的“从实验室到临床”。葛教授团队使用基于高分辨率质谱技术的自上而下蛋白质组学分析肥厚型心肌病患者的手术心脏组织样本,发现许多不同的基因突变会导致相似的心肌蛋白变化,并详细分析了患者和正常人的心脏蛋白质特征。研究团队从梗阻性肥厚型心肌病患者接受矫正手术以修复心脏血流受损的患者中收集了患病心脏组织的样本。尽管潜在的遗传突变有所不同,葛瑛团队发现患者心脏的许多关键肌肉蛋白有非常近似的蛋白质指纹图谱,表明这些梗阻性肥厚型心肌病患者具有共同的信号途径。虽然具体机制尚需进一步研究,但这些关键肌肉蛋白质磷酸化改变很可能导致心脏失调,从而导致心肌增厚。这对心脏病医生来说是个好消息,因为这证明可以用研发一种共通的疗法治疗这种梗阻性肥厚型心肌病,而不是针对患者个别基因突变的治疗方法。该研究也进一步证明了基因突变并不总是足以解释疾病。这些基因编码的蛋白质对健康有最终影响,但在疾病期间,人体的蛋白质可能会以微妙但相应的方式改变。蛋白质水平的变化可能比其基因更好地反映了患者的疾病,并且如果我们可以在蛋白质水平上检查患者的样本,则可以帮助我们提供精准医学治疗。葛瑛教授近期重磅科研成果:2021年7月,威斯康星大学葛瑛教授团队在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society, JACS)上发表了最新的成果,题为“Structural O‑Glycoform Heterogeneity of the SARS-CoV‑2 Spike Protein Receptor-Binding Domain Revealed by Top-Down Mass Spectrometry”。该研究利用自上而下蛋白质组学方法,提供了刺突糖蛋白不同O-糖型的高分辨率蛋白质解析图,为揭示其 O-聚糖的功能作用奠定了强大的分子基础。这种蛋白质解析方法可用于揭示新出现的 SARS-CoV-2 S-RBD 变体以及其他O-糖蛋白的结构O-糖型异质性。(点击了解更多)2020年9月23日,葛瑛教授的一项新研究成果“Distinct hypertrophic cardiomyopathy genotypes result in convergent sarcomeric proteoform profiles revealed by top-down proteomics”发布在《美国科学院院报》(PNAS),该团队使用基于高分辨率质谱技术的自上而下蛋白质组学分析肥厚型心肌病患者的手术心脏组织样本,发现许多不同的基因突变会导致相似的心肌蛋白变化,并详细分析了患者和正常人的心脏蛋白质特征。(点击了解更多)2020年8月6日,葛瑛教授团队和化学系金松(Song Jin)教授团队合作的最新研究成果“Nanoproteomics enables proteoform-resolved analysis of low-abundance proteins in human serum”发表于自然子刊《自然通讯》(Nature Communications)。研究团队开发了基于纳米材料的蛋白质组学新方法,将功能化的超顺磁性纳米颗粒(NPs)与自上而下蛋白组学质谱分析结合,在有效地从血清中富集心脏肌钙蛋白I(cTnI)(cTnI是一种心脏疾病的生物标志物)的同时也能很好的去除血清白蛋白。该研究成果将在蛋白组学研究上得到广泛的应用,有助于揭示cTnI的分子指纹图谱,便于精准医疗研究。(点击了解更多)点击下方图片即可了解更多葛瑛教授团队的研究近况:http://ge.crb.wisc.edu/
  • 技术进步为质谱血浆蛋白组学带来了巨大飞跃
    近日美国质谱学会年会(ASMS)上发布的最新数据表明,新的仪器和工作流程极大地提高了基于质谱的血浆蛋白组学实验的覆盖深度和通量。这些进步可使质谱成为各应用领域中更有用的工具,包括血浆蛋白生物标志物的开发以及迄今由Olink和SomaLogic等亲和性平台主导的大规模人群研究。  血浆是一种易于获取和常用的样本来源,尤其是在临床工作和人群研究中。然而,由于血浆含有大量丰度较高的蛋白质和较宽的动态范围,传统的质谱蛋白质组学分析能力不足。对于细胞裂解物的分析,质谱工作流程可测量8000到12000个蛋白质,但对血浆,类似的工作流程只能测量500到1000个蛋白质。虽然可通过去除丰度较高的蛋白质或进行粗分离来改善这一情况,但这也会牺牲通量。  去年,瑞士蛋白质组学公司Biognosys在Journal of Proteome Research杂志上发表了一项研究,他们使用赛默飞的Orbitrap Exploris 480质谱仪,通过两小时的液相色谱梯度测量了180个去除了高丰度蛋白的血浆样品中的2732个蛋白质,这是未进行血浆分离处理情况下最高深度的血浆蛋白质组分析。  最近,蛋白质组学公司Seer推出了一种新的血浆蛋白组学解决方案。该公司的Proteograph系统使用一组纳米颗粒来富集血浆蛋白质,然后可以使用质谱等技术对其进行鉴定和定量分析。与传统的血浆蛋白组学方法相比,Seer系统在覆盖深度和通量上都有所提升。在一份发表于四月BioRxiv预印本的研究中,威尔康奈尔医学院-卡塔尔团队使用该系统分析了345个血浆样本,测量了大约3000种蛋白质,在其液相色谱-质谱法的运行时间下每天可分析大约10个样本。  根据以上数据,Biognosys分析和Seer系统的覆盖深度都接近于Olink的Explore平台,后者可以在血浆中测量大约3000种蛋白质,但它们仍远远落后于SomaLogic的SomaScan平台,后者可以在血浆中测量大约7000种蛋白质。在每周约70个样本的处理量上,Biognosys和Seer系统的通量仍然落后于Olink和SomaLogic平台,后者每周分别可以处理多达1000个和340个样本。  ASMS年会上,Thermo Fisher Scientific展示了使用Seer最新发布的Proteograph XT试剂盒在其新的Orbitrap Astral仪器上测量大约6000种蛋白质的数据,每天处理大约30个血浆样本。这些数据标志着血浆蛋白组学工作流程的重大进展,并表明在大规模血浆研究方面,结合Seer Proteograph等血浆富集技术的质谱法与基于亲和性的平台现在可能成为竞争对手。  剑桥大学临床医学院MRC流行病学单位的生物信息学家Maik Pietzner表示:“坦白说,我们没有预见到这么大的飞跃。”他和他的同事在大规模蛋白质基因组学研究中使用了SomaLogic的SomaScan和Olink的Explore。他指出,根据ASMS展示的数据,“看起来现在似乎变得可行了”,因为他们的研究需要1000个或更大的样本队列。  华盛顿大学基因科学教授Michael MacCoss还表示,质谱技术具备的覆盖深度和通量使其成为大规模人群研究的有用工具。他说:“像英国生物库(UK Biobank)或弗雷明汉心脏研究(Framingham Heart Study)这样的大型队列……这些样本的价值是巨大的,研究人员希望能够以最少的资源获取最多的信息,很多实验都使用了Olink或SomaLogic。”  如果质谱技术能够可靠地提供ASMS演示中展示的覆盖深度和通量,它可能成为亲和性平台的有力补充和竞争对手。许多蛋白质存在多种形式,或称为蛋白质变体,其变异包括氨基酸变异、截断或翻译后修饰等,这些变化会影响它们的功能,在亲和性平台上往往不清楚或不确定测量的是蛋白质的哪种变体。质谱方法更适合分析这些不同的蛋白质变体。  Olink总裁Carl Raimond表示,他认为质谱和亲和性平台是“绝对互补的”,并补充说“看到蛋白质分析领域有创新是非常好的”。然而,他表示在Olink占据领先地位的大规模人群研究中质谱技术近期可能无法成为竞争对手,他同时也质疑ASMS展示的令人印象深刻的数据在广泛应用时是否能够经受考验。他说:“细节决定成败。提出要求很容易,但真正能够实现或提出关于这一要求背后的问题则是完全不同的事情。”Raimond补充说,虽然质谱技术不断改进,但亲和性平台也将不断进步。Olink正在将其Explore平台扩展到约5,000种蛋白质靶点,而SomaLogic计划在今年年底前将SomaScan平台扩展到覆盖约10,000种蛋白质。Pietzner同样表示,虽然在ASMS上发布的数据令人兴奋,但他和他的同事们期待看到更广泛的数据,包括总体的蛋白质覆盖范围,不同蛋白质和肽段在样本中检出的一致性和重复性。他说,“亲和性方法已经应用于规模大于50,000的人群队列中,并带来了惊人的发现。我们需要进行头对头的比较以评估这些新的质谱技术是否能够实现类似的扩展。”  MacCoss表示,使用质谱进行此类研究的公司或研究人员需要提供数据,证明他们能够在每个样本中一致且可重复地测量一组核心蛋白。他说:“当人们使用Olink时会有一个清单,上面列出了每次都会测到的蛋白质。我们仍然需要这样做。我们仍然需要说,这是每次实验都会返回定量值的蛋白质列表……以及测量中获得高质量分析数值的蛋白。”  Pietzner表示,他和他的同事目前正在努力扩展他们的蛋白质基因组学研究以包括质谱技术。强生和强生制药公司的神经科学数据科学主管,以及英国生物库药物蛋白质组学项目(PPP)主席Christopher Whelan表示,目前一个规模最大的蛋白质基因组学人群研究项目正在实施基于质谱的蛋白质组学。  Seer本月宣布推出Seer技术访问中心,该中心将组合其XT试剂盒与Orbitrap Astral质谱仪,为没有质谱仪的用户提供蛋白质组学服务。  尽管到目前为止很难全面评估Thermo Fisher的Orbitrap Astral和Seer的Proteograph XT的性能,但一些早期用户表示其产生的结果很出色。  Cedars-Sinai精准生物标志物实验室主任Jennifer Van Eyk一直在使用Orbitrap Astral进行血浆蛋白质分析,在这方面它比先前的仪器有更强的能力。Van Eyk表示,在每天运行60个样本时,新仪器可测得的蛋白质数量是相同工作流程下使用Thermo Fisher的Exploris 480仪器的2到2.5倍。  她说:“我们不仅可以检测到更多蛋白质,而且可以定量更多蛋白质,并且这些蛋白质是可重复的,也就是说,如果我们运行一个样本五次,我们确实会五次都观察到同样的蛋白。这是一个很大的飞跃。”这台仪器最出色的或许是其高通量,Van Eyk表示,她和她的同事们每天可以运行多达180个的未去除高丰度蛋白的血浆样本并获得良好的数据和深度的覆盖。她说,“在每天运行180个样本的情况下,突然间你可以开始讨论运行10,000个样本,然后它就成为一个人群研究了。”Van Eyk和她的同事目前正在试验Seer Proteograph系统,以“充分测试”其性能,并评估是否要将其作为血浆蛋白质组学工作流程的一部分。  威斯康星大学麦迪逊分校的生物分子化学和化学教授Joshua Coon指出,他的实验室能够使用50分钟的液相色谱梯度在未处理的血浆中测量大约1,500种蛋白质,并且已经在该仪器上开发出了一种一分钟的直接注射方法,能够在每个样本中测量约200种蛋白质。  Coon还是SeerProteograph平台的用户,尽管他尚未将其与Orbitrap Astral结合使用。他的实验室一直在使用Seer XT试剂盒分析阿尔茨海默病患者的血浆样本以及长期新冠肺炎(long COVID)个体的样本。他说,尽管他的团队尚未开始处理大批量样本,但在初步工作中,实验室每个样本一致地测量到约3,000种蛋白质,这是不使用Seer系统时的五倍左右。他认为,当研究人员将工作流程应用于Orbitrap Astral系统时,这些数字还会进一步提高。  除了覆盖深度外,Coon表示,Proteograph对简化质谱样品制备非常有用。他说:“我没有完全认识到到它的自动化程度,它非常方便。现在主要的用户是一个一年级和二年级的研究生……所以他们必须快速学习。他们在处理样本、获得消化产物和肽段方面取得了很大的成功。当你有新人或者长时间不做该工作的人时,进行大规模蛋白质组学研究的样品制备将耗费整个实验一半以上的精力,只需使用该平台然后熟练掌握。”  尽管Seer Proteograph平台提供的覆盖深度使质谱血浆蛋白质组学在某些应用中与Olink和SomaLogic等亲和力平台更具竞争力,但Seer本身在血浆富集领域面临新的竞争。  在ASMS会议上,蛋白质组学样品制备公司PreOmics推出了其ENRICH-ist富集血浆和血清蛋白质的试剂盒。该试剂盒使用非功能化顺磁性微珠来富集低丰度蛋白质,据该公司称,与未去除高丰度以及未富集的血浆相比,用该试剂盒处理血浆可将蛋白质检出率从50%提升至100%。PreOmics首席执行官Garwin Pichler表示,微珠与缓冲液的结合可在去除高丰度蛋白的同时富集低丰度蛋白以提高覆盖深度。Biognosys推出了一种新的基于微珠的血浆蛋白质组富集试剂盒,作为其TrueDiscovery服务平台的一部分。据该公司称,这种试剂盒可以高通量定量人类血浆中约4,000种蛋白质。  此外,在本月,华盛顿大学研究人员领导的团队在BioRxiv预印本上发表了一篇论文,描述了一种使用ReSyn Biosciences的磁性微粒富集血浆蛋白质的方法,其通过结合血浆中的膜结合囊泡并分析相关蛋白质来提高覆盖深度。华大的MacCoss是这篇预印本的通讯作者,该预印本的第一作者Christine Wu也是该富集方法的主要开发者。他们能够在Orbitrap Astral上使用30分钟的液相色谱梯度稳定地定量约4,800种血浆蛋白质,每天可处理约40个样本。在使用一小时的液相色谱梯度时,他们能够测量5,000到6,000种蛋白质。MacCoss他们迄今没有过度挑战该方法的能力,所以这些数字是相对保守的。MacCoss表示,由于Seer公司的技术成本较高,研究人员对于血浆蛋白质组学富集的替代方法很感兴趣。他说:“Seer在制造这些产品方面做得很好,但成本是一个高门槛。”  维也纳分子病理研究所的蛋白质组学负责人Karl Mechtler表示,他与Seer的讨论中,每个样品的报价大约是600美元。他说:“如果我有100个样品,对于一个蛋白质组学实验室来说,这是一笔巨款。”他指出,对于一个典型的蛋白质组学实验室,一个合适的价格范围应该在每个样品25到50美元左右。Wu表示,使用华大的富集方法进行实验的每个样品成本低于5美元。PreOmics将ENRICH-ist试剂盒作为完整蛋白质组学样品准备工作流程的一部分销售,每个样品总共80美元。  在回答成本问题时,Seer公司董事长兼首席执行官Omid Farokhzad表示,他认为价格是“价值交换的问题”。他说:“并非所有内容都是等价的。问题在于,从Seer所提供的与其替代方案所提供的内容来说,价值交换是什么?”在血浆蛋白质组学领域最新的发展中,这个问题的答案似乎是一个不断变化的目标。
  • 蛋白质测序技术发展漫谈(上)
    本期中国科学院大连化物所单亦初老师将分享蛋白质测序技术的发展,本次分享将以连载形式以飨读者。蛋白质一级结构是组成蛋白质的氨基酸序列。蛋白氨基酸序列分析是确定蛋白质全部氨基酸序列的过程。通过蛋白质测序获得的信息有许多用途,包括:蛋白质的鉴定;合成可用作免疫原的肽段;用于治疗的抗体仿制产品的研发;以市场上销售的抗体试剂为基础进行抗体药物研发。目前的蛋白质测序方法主要分为三类:基于PCR扩增的蛋白质测序、Edman降解测序以及基于质谱的蛋白质测序。基于PCR扩增的蛋白质测序是利用细胞中表达的DNA或者RNA进行基因测序,然后再按照氨基酸密码子表转换为蛋白质的氨基酸序列,本质上属于基因测序技术。Edman降解测序是较早发展的蛋白质测序技术,利用化学方法从蛋白质的N端将氨基酸依次降解,再使用高效液相色谱对氨基酸进行鉴定。但是这种方法只能用于鉴定蛋白质和多肽的N-末端氨基酸残基(通常是几个-十几个残基,最多不超过四十个残基),无法对大的蛋白质进行全序列测定。此外,Edman降解法也有一定的局限,例如N末端封闭或有化学修饰的情况下将不能使用Edman降解法对蛋白质序列进行分析。目前使用最广的蛋白质测序方法是质谱法,较Edman降解法而言,其优点在于,质谱法更敏感,可以更快地裂解肽,可以识别末端封闭或修饰的蛋白质。基于质谱的蛋白质测序策略可分为两大类:自上而下策略(Top-Down)和自下而上(Bottom-Up)策略。自上而下的策略无需对蛋白质进行降解,直接使用LC-MS对完整蛋白质进行分析,根据谱图中碎片离子确定其序列;自下而上策略是先将蛋白质水解成肽段,通过LC-MS对肽段检测,再对肽段从头测序以及序列拼接从而得到完整蛋白质序列。图 :蛋白质序列测定原理Kira Vyatkina[1]通过自上而下的策略发展了一种Twister测序算法对单克隆抗体测序,虽然不需要使用蛋白酶酶解,减少了蛋白质预处理的步骤,但仅可以鉴定到抗体的序列片段。Liu[2]结合自上而下和自下而上两种策略发展了TBNovo测序算法对蛋白质进行测序,将自上而下的质谱数据作为抗体序列的骨架,再将胰蛋白酶酶解肽段的质谱数据对骨架的序列进行补充覆盖。由于特异性蛋白酶酶解后肽段种类少、覆盖率低,对抗体的轻链和CAH2区的测序覆盖率为86.9%和75.2%。Sen[3]发展了一种基于同源数据库搜索与从头测序结合的Supernovo测序算法,通过4种蛋白酶对单克隆抗体分别酶解,该测序方法仅可实现对抗体重链的可变区测序,无法对抗体全序列进行测定。Savidor[4]发展了一种蛋白质全序列从头测序的方法。将蛋白质在微波辅助下快速酸解,得到了种类丰富的肽段,使用其发展的肽段序列拼接算法——“肽段标签组装”(Peptide Tag Assembler,PTA),对从头测序的肽段进行序列拼接,但由于酸解的消化方式会使谷氨酰胺和天冬酰胺发生脱酰胺化,分别变为谷氨酸和天冬氨酸,降低了对蛋白质序列测定的准确度。为了解决蛋白质测序覆盖度低、准确度低的问题,我们发展了一种蛋白质全序列测定新方法[5]:该方法使用多种非特异性蛋白酶对蛋白质连续酶解,提高蛋白质酶解肽段种类和重叠度,从而提高蛋白质测序的覆盖度;此外,发展了一种序列拼接算法,根据从头测序得到的肽段序列中每个氨基酸的得分值和出现次数,对蛋白质序列进行组装和拼接,显著提高了蛋白质全序列测定的准确度。利用该测序方法对牛血清白蛋白的多种非特异性蛋白酶酶解后的肽段序列进行测序和拼接,实现了对牛血清白蛋白全序列100%准确度的测定。此外,将该方法应用于对乳腺癌药物单克隆抗体赫赛汀的全序列测定,重链和轻链的测序准确度分别达到99.6%和100%。参考文献[1] K V. De Novo Sequencing of Top-Down Tandem Mass Spectra: A Next Step towards Retrieving a Complete Protein Sequence [J]. Proteomes, 2017, 5(1), https://doi.org/10.3390/proteomes5010006[2] LIU X, DEKKER L J M, WU S, et al. De novo protein sequencing by combining top-down and bottom-up tandem mass spectra [J]. J Proteome Res, 2014,13(7): 3241-3248.[3] KI S, WH T, S N, et al. Automated Antibody De Novo Sequencing and Its Utility in Biopharmaceutical Discovery [J]. J Am Soc Mass Spectrom, 2017, 28(5): 803-810.[4] SAVIDOR A, BARZILAY R, ELINGER D, et al. Database-independent Protein Sequencing (DiPS) Enables Full-length de Novo Protein and Antibody Sequence Determination [J]. Mol Cell Proteomics, 2017, 16(6): 1151-1161.[5]杨超,单亦初,张玮杰等,基于非特异性蛋白酶连续酶解的蛋白质全序列测定方法,化学学报,修稿中。作者简介:中国科学院大连化学物理研究所 单亦初副研究员1997年于中国科学技术大学获理学学士学位。2002年于中国科学院大连化物所获理学博士学位。2002年10月至2009年5月在德国马普协会马格德堡研究所、美国德克萨斯大学医学院及澳大利亚弗林德斯大学工作。2009年7月应聘到中国科学院大连化物所任副研究员。主持多项研究课题,包括国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金面上项目等。已在Analytical Chemistry、Journal of Proteome Research、Journal of Chromatography A等杂志发表论文近80篇。主要研究方向包括蛋白质组鉴定和蛋白质组相对及绝对定量、蛋白质翻译后修饰富集和鉴定、蛋白质组末端肽富集和鉴定、蛋白质相互作用分析、蛋白质全序列从头测定及药物靶蛋白筛选。(本文经授权发布,仅供读者学习参考)专家约稿招募:若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享,欢迎邮件投稿或沟通(邮箱:liuld@instrument.com.cn)。
  • 重磅!赛多利斯4.15亿英镑收购重组白蛋白公司Albumedix
    仪器信息网讯 8月8日,德国生命科学集团赛多利斯(Sartorius)宣布其法国上市子公司Sartorius Stedim Biotech从私人投资者手中收购Albumedix Ltd.公司100%的股份。此次收购价格约为4.15亿英镑。该交易预计将于2022年第三季度末前完成。Albumedix总部位于英国诺丁汉,致力于重组人白蛋白产品和技术。重组人白蛋白是生物制药行业各种应用所需的重要成分,例如作为细胞培养基的无动物添加剂以及用于稳定疫苗和病毒疗法。该公司成立于1984年,拥有100多名员工,2022年预计将产生约3300万英镑的收入,EBITDA利润率可观达到两位数。Albumedix将成为赛多利斯生物工艺解决方案部门的一部分,Albumedix在英国诺丁汉现有的72,000平方英尺的场地将成为创新和符合GMP要求的关键原材料生产的卓越中心。
  • 质谱革命:推动蛋白组学市场快速增长的黄金技术
    蛋白组学是当今生命科学和精准医学的研究热点,目前仍处于早期快速发展阶段。其发展轨迹与早期的基因组学相似,随着时间的推移,蛋白组学在研究和临床中的应用潜力将逐渐释放,有望接近基因组学的市场规模。当前,全球蛋白组学市场规模已达500亿美元,且呈现快速增长趋势。随着资本市场的关注,不断有新公司进入并获得融资,推动了新技术的不断涌现。 蛋白组学技术的扩展与应用 蛋白质组学技术已从最初的蛋白质定性鉴定扩展至多个领域,包括蛋白质定量表达分析、翻译后修饰鉴定和定量、蛋白质互作分析、蛋白质复合物成分解析、空间蛋白质组分析以及单细胞蛋白质组分析。这些技术不仅应用于基础科学研究,更在药物开发、临床医学和转化医学等领域展现出巨大潜力。这一切得益于质谱技术、蛋白质分离技术、生物化学技术和计算机技术的快速发展。 质谱技术:蛋白组学发展的关键 质谱技术是推动蛋白质组学发展的关键技术,特别是在生物标志物发现方面具有黄金标准地位。在全球范围内,只有少数制造商发明了能够区分小至单肽分子的复杂质谱技术,包括布鲁克公司(Bruker)、赛默飞公司(Thermo Fisher Scientific)、安捷伦公司(Agilent)、沃特世公司(Waters)和 Sciex 公司。其中,赛默飞世尔公司在蛋白组学研究质谱市场中拥有超过90%的市场份额,主要归功于其创新的Orbitrap系列。布鲁克公司的TimsTOF系列则是蛋白组学领域增长最快的质谱之一,从赛默飞公司那里获得了市场份额,以约30%的速度增长。质谱技术的持续创新将对蛋白组学的发展产生深远影响。然而,质谱技术的标准化和应用流程的复杂性,尤其是样品制备阶段的缺乏标准化,成为其进一步推广的瓶颈。正是在这一背景下,像Evosep等公司在液相色谱标准化方面取得了突破,逐步占据了60%以上的市场份额。这种创新反映了市场对流程效率提升的迫切需求。与此同时,新兴技术如Seer、Olink和Somalogic通过纳米粒子分离技术和适配体蛋白质检测技术,正在改变传统的蛋白质组学检测方式,显著提高了检测精度和通量。 蛋白组学的产业链 蛋白组学市场已形成涵盖上游质谱仪器和蛋白质组学试剂供应商、中游蛋白组学技术服务公司以及下游蛋白组学终端客户的完整产业链条: 颠覆性技术与企业的崛起 近年来,Seer、Olink、Somalogic、Nautilus和Quantum-Si等企业凭借其颠覆性技术,改变了传统的蛋白组学检测方式,极大地提升了检测的通量、准确性、特异性和敏感性:&bull Seer:发明了一种在液相色谱分离之前对蛋白质进行标准化消化和分离的工作流程。其专有的纳米粒子技术将蛋白质分成4组,增强了低丰度蛋白质的检测。&bull Olink:通过DNA编码连接到蛋白质上,实现蛋白质定量可通过基因测序的基础设施进行。其PEA(临位延伸分析)检测技术在qPCR仪器或Illumina的下一代测序仪上工作,提供高通量和特异性。&bull Somalogic:利用适配体进行蛋白质检测,其SomaScan平台可以识别并检测大量的蛋白质。该公司拥有一个由7000个独特适配体组成的文库,能够在48小时内从单个样品中识别7000种不同的蛋白质。&bull Nautilus:其技术利用专有仪器、流动池和试剂,对样品中95%的蛋白质组进行量化。设计了一个"超密集单分子蛋白质纳米阵列",实现了单分子分辨率。 国内市场的快速发展 在蛋白组学行业,欧美企业布局早,经过多年发展成熟后逐渐得到资本市场认可。包括Seer、Olink、Nautilius、Quantum-Si以及Somalogic在内的多家生物科技公司从2020年开始陆续上市。Seer、Olink、Somalogic是欧美三家蛋白质组学的标杆企业,Seer是其中最年轻的公司,但是为下一代蛋白质组学带来了创新技术和路径。与之相比,国内企业起步较晚,但发展迅速。景杰生物、中科新生命等专注于蛋白组学,而诺禾致源、华大基因、美吉生物、欧易生物等企业也同时提供蛋白组学服务。国内市场规模从2016年的1.2亿元增长到2020年的5.8亿元,年复合增长率高达49.1%,预计2025年将达到22.6亿元。(摘自弗若斯特沙利文分析)与此同时,随着精准医学和转化医学的快速发展,越来越多新发现蛋白质生物标志物的检测工作,将为蛋白质组分析带来巨大的市场需求。我们发现抗体-药物偶联物(ADC)药物正在快速发展,其结合了单克隆抗体的靶向能力和细胞毒性药物的强效性,成为癌症治疗领域的突破性疗法。在ADC药物的研发过程中,蛋白组学起到了至关重要的作用。(点击查看→ADC药物如何精准制导癌症治疗、质谱如何推进ADC药物研发)蛋白组学技术可用于鉴定和验证ADC的靶标蛋白,帮助研究人员筛选出最具潜力的治疗靶点。此外,蛋白组学在分析抗体与抗原的结合位点、优化抗体结构以提高药物效力和降低副作用方面也具有重要价值。总而言之,蛋白组学还是处于发展的黄金时代,质谱技术的不断进步将推动着整个行业的快速前进。随着多组学整合、人工智能赋能、空间蛋白质组学兴起和临床应用加速落地等趋势的出现,蛋白组学将在生命科学、精准医学和药物研发等领域发挥越来越重要的作用。在全球蛋白质组学有着千亿美元市场的机遇下,就需要加强核心技术研发,尤其是在质谱、单细胞和空间蛋白质组学等领域实现突破。同时,积极推动多组学整合,结合基因组学、代谢组学等数据,构建全面的生物学信息网络,深化对复杂疾病的理解。此外,深化国际合作与交流,吸收全球先进技术和经验,增强自身的创新能力,参与全球市场竞争,提升国际影响力。通过这些努力,中国企业将有望在全球蛋白组学市场中分得一杯羹,为生命科学和精准医学的发展做出更大贡献。
  • 胶原蛋白企业亮出检测报告自证清白 各自执行企业标准
    10月8日,有媒体声称其自行送检的7款口服胶原蛋白产品中3款并未检出胶原蛋白的特征氨基酸&mdash &mdash 羟脯氨酸。对于这一结果,相关企业均强烈否认并亮出检测报告自证清白。据了解行业内一直未形成对于胶原蛋白产品的统一标准,各大公司执行自己的企业标准。   胶原蛋白产品不含胶原蛋白? 涉事企业强烈否认   胶原蛋白可谓命运多舛,日前又被爆成分争议&ldquo 不含胶原蛋白&rdquo 。昨日,有媒体声称其自行送检的7款口服胶原蛋白产品中,汤臣倍健胶原蛋白粉、颜如玉胶原蛋白口服液、无限极美姿力胶原蛋白果味饮料等3款产品中,并未检出胶原蛋白的特征氨基酸&mdash &mdash 羟脯氨酸。另外Fancl、Lumi、丸美、安婕妤4款产品胶原蛋白含量则远低于宣称的含量。不过,报道未披露具体数据,也未交代其送检机构。对于这一结果,相关企业均强烈否认并亮出检测报告&ldquo 自证清白&rdquo 。   记者了解到,目前胶原蛋白产品始终未有统一标准,特异性指标也未能明确,造成行业频频陷入舆论危机。   从成本看似无造假必要   汤臣倍健昨日在给本报的声明说,其胶原蛋白采购自法国罗赛洛公司,检测显示羟脯氨酸含量为9.33%,并能提供检测报告。该公司指,一直严守法律法规以及食品安全标准。   无限极声明表示,报道提及的产品其生产标准在广东省卫生厅备案,原料经第三方权威机构检测完全符合国家相关法律法规和标准,昨日已再次送检,结果会及时公布。   而广州颜如玉医药科技有限公司的声明则称,上述口服液取得国家保健食品批准证书,标志性成分为低聚肽而非羟脯氨酸。此外,有关产品是海洋鱼皮胶原低聚肽口服液,而不是胶原蛋白口服液,用评价胶原蛋白的方法来评价低聚肽是不专业的,&ldquo 被检产品未经我们公司确认,是否属实,不得而知。&rdquo   羟脯氨酸是胶原蛋白18种氨基酸中的一种,为胶原蛋白特有,但从成本角度看,企业似乎并无造假必要。南海水产研究所一位研究员昨日对本报说,只要采用一般鱼类的&ldquo 边角料&rdquo 进行水解就能提取,&ldquo 甚至不法之徒用皮革的下脚料,也能得到羟脯氨酸。&rdquo   记者翻查资料发现,乳业之前曾热炒&ldquo 皮革奶&rdquo ,即添加皮革下脚料来&ldquo 增加&rdquo 蛋白质,科研人员就是通过检测奶中是否含有羟脯氨酸来辨别的。&ldquo 普通猪皮中就能弄出羟脯氨酸。&rdquo 上述研究员说。   各公司执行自己的标准   不过,胶原蛋白近期先后被质疑功效、涉嫌违法宣传,还是让这种在近年被不断应用于食品、保健品、化妆品中的成分受到了高度关注。记者了解到,事实上目前胶原蛋白仍未有国标,消费者对其作用也是&ldquo 蒙查查&rdquo 。   目前,我国已认可胶原蛋白、胶原肽的保健功效只有保护皮肤水分、增加骨密度、增强免疫力三项。但市民麦小姐说,她选购胶原蛋白的理由是冲着它&ldquo 可以修复肌肤、保持弹性,人变得更年轻。&rdquo   据记者昨日获得的一份由中国食品科学技术学会在2011年撰写的胶原蛋白标准研讨会摘要显示,在2010年国内胶原蛋白年产值保守估计已经达到100亿元,产能在600多吨或日本的十分之一。   该学会指出,在胶原蛋白生产过程中都存在水解或酶解过程,最终很多产品已经以多肽的形式存在,因此行业内一直未形成对于胶原蛋白产品的统一标准。此外,行业也需要明确胶原蛋白的特异性指标,例如羟脯氨酸的含量比例,或者是甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸的总含量占到蛋白质的50%左右。   记者还了解到,《水解胶原蛋白》国标曾在2007年对外征求意见,但该稿一度被业内指出&ldquo 操作性不够好&rdquo ,而且最终版本始终未能落地。目前各大公司执行自己的企业标准。   胶原蛋白或将   禁止以口服液形式销售   国庆长假期间,国家食品药品监督管理总局在官方网站征求对保健食品监管新规的意见,提出拟于2014年1月1日起,禁止食品以片剂、胶囊、口服液、丸剂等形状生产销售,&ldquo 如仅取得食品生产许可(QS标志),国家食药总局拟于2014年1月1日起,禁止其以片剂、胶囊、口服液、丸剂等形状生产销售 禁止营养补充剂宣称有保健功能。&rdquo   而据记者走访药店、超市、便利店以及从业界了解得知,目前市面上充斥的大量胶原蛋白产品刚好就处于此政策&ldquo 打击&rdquo 范围内:基本上既属于普通食品,又主要以口服液形式存在。&ldquo 不少消费者将胶原蛋白口服液当美颜饮料喝,而且相信了其铺天盖地宣传的保健功效,但实际上它作为普通食品,功效推广属于违法,而且口服液形式也会暗示和催眠消费者,其具有不错的保健功效甚至药效。&rdquo 一位行业观察人士表示,胶囊和口服液暗示产品的药用性太强,的确应进行规范整顿。
  • 全球基因组学和蛋白组学分析仪器市场预测
    全球权威调研机构Technavio最新报告显示,预计在2013到2018年全球基因组学和蛋白组学分析仪器市场将保持7.83%的复合年增长率。   基因组学研究的是基因及其功能,蛋白质组学研究的是蛋白质组或组蛋白的结构和功能,两者均使用分子生物学和生物信息学的工具和技术。基因组学通过绘制基因和DNA序列来了解基因组的结构和功能。一个蛋白质组是一个基因组在特定时间内表达的一整套蛋白质。蛋白质组学主要涉及的是使用分子生物学、生物化学和遗传学来分析蛋白质,这些蛋白质是通过基因编码而来。蛋白质是所有细胞的主要组分,而且控制细胞的不同功能特性。基因组和蛋白质组结构或功能的缺陷可能导致疾病,因此基因组学和蛋白组学技术在科研、新药研发、疾病诊断中发挥着重要作用。这些应用都需要基因和蛋白缺陷的识别和研究,而基因组和蛋白质组的蛋白质分离、净化、识别、量化和分析都需要仪器、试剂和软件。基因组学和蛋白质组学用到多种分析仪器,但应用最广泛的是色谱系统、质谱系统、PCR系统和下一代测序系统。   目前,基因组学和蛋白组学领域的主要供应商有安捷伦、Bio-Rad、罗氏集团、Illumina、PE和赛默飞,其他比较优秀的供应商还有BD、布鲁克、GE医疗、JASCO、日本电子、Luminex、Qiagen NV、Rigaku Corp.、岛津、西格玛、Spectrolab Systems、Waters等。   这个市场发展的主要推动力为基因组学和蛋白组学技术的完善,主要挑战在于基因组学和蛋白组学知识的缺乏,主要趋势为聚焦于药物研发和疾病诊断。
  • 格物致和完成近亿元A轮融资,用于蛋白组学技术平台研发
    近日,格物致和生物科技(北京)有限公司(以下简称“格物致和”)宣布完成近亿元A轮融资,由元禾原点与杏泽资本联合领投,取势资本担任独家财务顾问。本轮融资所募资金将主要用于公司在蛋白组学和空间组学方向系列自主创新技术平台的持续研发,并加速自主研发的新一代超敏单分子蛋白检测系统及相关神经退行性疾病标志物检测试剂盒的开发和注册申报。格物致和成立于2019年11月,围绕脑科学及肿瘤等领域,以科研和临床应用为导向,依托团队自主研发和资源整合的核心优势,已策略性地布局超敏蛋白检测、高通量转录组、空间蛋白组等技术平台的开发,并将围绕神经疾病的早筛早诊及伴随检测,陆续推出系列可广泛适用于临床检测的创新产品,以填补国内该领域的空白。公司聚集了一批在精准医学领域拥有丰富经验且具备全球化视野的管理和研发人才,具有强大的研发、运营和商业化落地能力。创始人许俊泉曾在博奥生物集团任职多年,历任博奥生物生命科学事业部总经理、首席运营官、首席财务官、博奥晶典首席执行官,和深圳微芯生物科技股份有限公司董事长。许俊泉拥有20余年科研和临床诊断从业经验,曾带领团队取得II、 III类IVD证书超过30项;本人荣获国内外授权专利50项(美国授权专利25项);发表高水平SCI学术论文10余篇。格物致和在研数字ELISA检测平台具有fg级别的检测灵敏度,整个平台系统包括数字ELISA微流控芯片、检测仪器和配套软件以及相关检测试剂盒。整个平台系统的研发涉及多个交叉学科,包括微流控技术、自动控制、显微成像、计算图形学、表面化学、抗体开发及蛋白标记检测等相关技术。格物致和在微流控芯片设计、加工以及检测仪器平台的开发方面具备深厚的理论知识和产业经验,核心成员曾成功研发并产业化数款微流控和微液滴芯片平台系统。格物致和进一步从清华大学授权转化了具有自主知识产权的高通量转录组检测技术,该技术是一种基于高通量测序和特征基因表达谱的全景式高通量分子功能筛选和研究方法,具有通量高、全自动操作、速度快等优点。未来格物致和将结合公司微流控设计、光学检测/系统集成、高通量转录组检测、蛋白超敏检测等全面的技术能力,推动下一代基于转录组和蛋白组检测的空间组学技术进入科研、诊断和新药研发领域,为科研及临床,尤其是神经科学领域,提供全球领先的技术和产品。对于本轮融资,格物致和创始人兼CEO许俊泉先生表示:非常荣幸能够获得本轮投资人的认可,充足的资金支持使得我们能够引进更多的人才,加大研发投入并加速产品的产业化步伐。未来20年,中国体外诊断行业将是创新驱动的市场。秉承原创驱动的核心竞争力,格物致和将持续推动完善底层技术和检测体系,加速蛋白组学和空间组学等多组学技术的研发和产业化,为脑科学研究提供更多创新性的技术和产品。元禾原点合伙人胡晓方博士表示: 生物体内,蛋白是功能的最终执行者,随着全球蛋白组学的快速发展,微量蛋白标志物的筛选工具已然成熟,我们认为超高灵敏度的蛋白检测将成为未来的重要发展方向。格物致和团队兼具海外创新技术视野和国内产业化开发落地能力,快速构建完备的超敏蛋白检测技术平台。我们期待与格物致和合作,帮助公司加速成长并将产品快速商业化。杏泽资本管理合伙人强静博士表示:杏泽资本致力于促进中国生命科学企业创新与成长,以推动社会产业进步与发展为己任,体外诊断是杏泽重点关注的技术领域,其中蛋白组学/空间组学是具有发展前景的一个方向。许俊泉先生和团队拥有极其丰富的生命科学领域专业知识背景和产业经验。我们很高兴此次能和格物致和携手合作,与元禾原点一起支持公司完成近亿元的A轮融资。杏泽资本将凭借其团队丰富的行业经验和全球资源网络,助力格物致和为人类健康带来更大价值。我们期待公司在未来将迎来更远大的发展,相信公司在创始团队的带领下,成为世界领先的蛋白组学和空间组学方向的自主创新技术平台型公司。
  • SPE应用文集004:从稀释水溶液中萃取和浓缩蛋白质
    J.T.Baker做为SPE(固相萃取)技术的发源地,拥有庞大的应用文献库,为了使得广大客户更好的使用SPE这项越来越被广泛应用的样品前处理技术,自2011年5月开始,J.T.Baker将定期翻译这些应用文献,陆续上传,敬请广大客户点击阅读,如有任何疏忽错漏,恳切的希望可以得到您的指正,一经核实,有精美礼品赠送。 《从稀释水溶液中萃取和浓缩蛋白质》(Extraction and Concentration of Protein from Dilute Aqueous Solution) 应用领域:生物/生物科技 目标分析物:牛血清白蛋白BSA 样品基质:水 萃取柱:BAKERBOND spe&trade Wide-Pore Butyl (C4), 500 mg, 6 mL 安全防护设备:护目镜和防护面罩,手套,实验服,B型灭火器,通风橱 样品制备:配置20mL BSA溶液(1mg/1mL),以0.025M pH=7磷酸缓冲溶液为溶剂 小柱活化:加入10mL甲醇活化,5mL 0.5M pH=7磷酸盐缓冲溶液活化,6mL 0.025M pH=7磷酸盐缓冲溶液平衡,保持过程中小柱始终处于润湿状态 上样与清洗:关闭真空泵,加入5mL 0.025M pH=7磷酸盐缓冲溶液,装上75mL储液器,缓慢抽出20mL的样品,用4mL0.025M pH=7磷酸盐缓冲溶液淋洗,移去储液器 洗脱:用2 X 0.5mL 异丙醇:水:三氟乙酸 60:40:0.1,收集洗脱液 分析方法:UV 以上即为固相萃取步骤,相关产品信息如下: B7216-06 BAKERBOND spe&trade Wide-Pore Butyl (C4), 500 mg, 6 mL B7120-00 75mL储液器及适配器 B3246-01 磷酸二氢钾, ' BAKER ANALYZED' ® B9093-03 甲醇, ' BAKER ANALYZED' ® HPLC B9095-03 异丙醇, ' BAKER ANALYZED' ® HPLC B9470-00 三氟乙酸, ' BAKER ANALYZED' ® HPLC B4218-03 水, ' BAKER ANALYZED' ® HPLC 您也可以点击下载英文原版应用文献:http://jtbaker.instrument.com.cn/down_172268.htm 关于J.T.Baker :   杰帝贝柯化工产品贸易(上海)有限公司(JTBs)于2009年正式成立,是美国Avantor&trade Performance Materials的全资子公司。Avantor&trade Performance Materials拥有的J.T.Baker和Macron&trade 两大品牌有140多年的历史,其化学品领域的高品质产品,最优化的应用方案和功能性检测可以满足客户的高端应用需求,并确保高精度和高重现性的结果。
  • 蛋白分子质谱诊断先行者许洋:蛋白质谱目前有三种临床应用
    p   用于生物样品分析的蛋白指纹法,该专利技术被国际顶级科学杂志《科学》以及医学界权威杂志《柳叶刀》评为世界蛋白指纹图谱和蛋白质芯片排名第一的技术。针对这项技术的一些问题,火石创造对许洋博士进行了深度的专访。 /p p style=" text-align: center " img width=" 300" height=" 385" title=" 001.png" style=" width: 300px height: 385px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/ebf3be8e-c0c2-49d6-9891-a76d207d183f.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong   许洋博士 /strong /p p   许洋博士一直致力于蛋白质组学研究开发,怀揣近五十项蛋白分子质谱诊断技术的自主发明专利。2009年他创办了湖州赛尔迪生物医药科技有限公司,凭借专利产品蛋白指纹图谱仪成为行业领头羊,也成为此类器械行业标准的起草者。 /p p strong   火石:请问您为什么做蛋白质谱? /strong /p p   许洋博士:我研究蛋白质谱是偶然也是必然。在美国纽约著名的Sloan-Kettering研究所单克隆抗体实验室早期研究治疗白血病时,我们制造了全世界第一枚人源化单克隆抗体(抗CD33人源化单抗)。后来我又和顶尖美国公司合作第一个将人源化单克隆抗体做成了靶向药。有了扎实的基础,必然能在更窄的蛋白质谱领域做的更好。 /p p   strong  火石:蛋白质谱当前的临床应用情况如何? /strong /p p   许洋博士:只有拿到医疗器械注册证才算进入临床,蛋白质谱目前只有三种临床应用:对肿瘤的筛查 对早期肾脏疾病的分析 在细菌上的鉴定应用。蛋白质谱在国内仍处于非常早期的阶段,且具有垄断性,极少人能做且在做。 /p p strong   火石:作为国家“千人计划”医疗器械特聘专家,您认为蛋白指纹图谱仪在医疗器械中的角色是什么? /strong /p p   许洋博士:蛋白指纹图谱仪分析的大数据可以生动地比喻为人体疾病的健康地图。 /p p   蛋白指纹究竟是什么?把质谱仪的显示屏中的每一个蛋白质都用一个分子量来表达,这些分子量组合起来就叫蛋白指纹。就像每个人的指纹都是不同的,每种疾病的特定蛋白质表达物也不同,称之为指纹图谱。蛋白指纹图谱技术是由蛋白质芯片及分析仪器——表面加强激光解析电离飞行时间质谱仪两部分组成,可以将病人血清中蛋白质成分的变化记录下来,绘制成蛋白指纹质谱图,并显示样品中各种蛋白的分子量、含量等信息。将这张图谱与正常人、某种疾病病人的谱图或基因库中的谱图进行对照,就能最终发现和捕获新的特异性相关蛋白及其特征。这种方法具有微量、精确、简易、快速的特点,适应于基础和临床等各个领域。 /p p   之所以将蛋白指纹图谱仪分析的大数据比喻为人体疾病的健康地图(MAP),是因为既然β2—微球蛋白是11731、人绒毛膜促性腺激素是37580、转甲状腺素蛋白是13761(数字对于计算机的应用更好管理),而每个蛋白质在质谱仪分析中都是数字,它本身就是大数据。任何物质在质谱底下都是数字,综合起来就是大数据。我把大数据串联起来,就能将分子在身体的MAP做出来。譬如一位吸烟的男士来体检,能发现他吸了烟数年之后肺部出现影像学病理性位点,结合质谱仪分析发现相关的疾病标志物,我们能够模拟出肺部疾病的健康地图,即通过质谱仪检测的健康大数据,可以模拟出该患者肺部出现了数个小红点,点击每个红点后都会解释原因,如显示铅、铬等数据是否超标,以及告诉你相应的对策。这样的技术开启了全智能健康4.0时代。 /p p   Tips:β2—微球蛋白(β2—MG)被认为是诊断早期肾功能损伤的敏感指标,尤其对于糖尿病肾病、高血压肾病、红斑狼疮肾炎的早期诊断具有重要参考价值,因此β2—微球蛋白的测定在临床上是有多种价值的。 /p p    strong 火石:您和您的团队在蛋白质组学研究的技术或者方法上有什么突破吗? /strong /p p   许洋博士:蛋白质作为标志物对肿瘤的诊断,确实没有太大的进展。 /p p   一直以来蛋白质组学研究面临的重大瓶颈是蛋白质分离问题:人体内有十万种蛋白质与衍生物,多数可能与疾病有关联,但这十万种蛋白质与衍生物只有分开后,质谱才能分析清楚。此前蛋白质组学技术中最流行、最通用的蛋白质分离方法是双向电泳,基本上能分离近二千种血浆蛋白质,远远不及十万种,所以成为了瓶颈。 /p p   2006年我提出了一个设想:和蛋白有关的抗体至少有一万多种,那为什么不用抗体来分离蛋白质?这件事一直有人在做,但之前都没有人想到用抗体组把一千个蛋白质一次性快速、实时地分离出来。之后就诞生了免疫质谱分析方法(专利号ZL 200610140652.0),可以在一个抗体组基质上同时捕获多个生物标志,并对捕获的变异的或修饰的生物标志进行质谱精确分析,还可以同时检测多个生物标志群。用免疫组质谱技术能测定抗原变异片段的分子量。另外,还可以将多种疾病特异性抗原的抗体同时标在一个基质点上。 /p p   Tips:免疫质谱分析方法:质谱与抗体分离技术联合应用即为免疫组质谱(Immunomic mass spectrometry,IMS)。免疫组质谱检测为一组多种(类)抗体与质谱联合来精确地鉴别变异或修饰生物标志群的方法。在一个抗体组基质上同时捕获多个生物标志,并对捕获的变异的或修饰的生物标志进行质谱精确分析。可以同时检测多个生物标志群(biomarkers)。 /p p   双向电泳(Two-dimensional electrophoresis):是一种等电聚焦电泳与SDS-PAGE相结合,分辨率更高的蛋白质电泳检测技术。目前是快速成长的蛋白质组学技术中最流行最通用的蛋白质分离方法。目前2D-PAGE能够在同一块凝胶上同步检测和定量数千个蛋白质。 /p p   从整个2015年的政策看,医疗器械行业是受到国家大力扶持的,行业地位与重要性大幅提升,法规向国际化看齐,行业监管不断趋严,医疗器械正成为与药物齐头并进的新兴产业。 /p p    strong 火石:是什么驱动着行业的高增长? /strong /p p   许洋博士:一是需求,老龄化加剧,家庭支付能力增强,导致医疗需求高增长 二是政府加大医疗卫生投入,《医疗器械科技产业“十二五”专项规划》表示,“十二五”期间将扶植形成8~10家产值超过50亿元的大型医疗器械产业集团 三是为配合新医改完善基层医疗建设的目标 四是国内生物技术研发应用进入突破期。 /p p    strong 火石:您认为接下来医疗器械未来发展的特点和前景会是怎么样的? /strong /p p   许洋博士:未来5年,医疗器械和制药占比将会达到1:1。近十年,我国医疗器械市场规模快速增长,国内医疗器械工业总产值从2003年的189亿人民币上升到2013年的1889亿,2013年同比增长21%,增长速度远快于药品。预计在未来5年左右,我国医疗器械行业仍然将保持高速增长。医疗器械行业涉及到医药、机械、电子、塑料等多个行业,中高端医疗器械更是多学科交叉、知识密集、资金密集的高技术产业,研发成本高,决定了只有大型厂商才能在大中型医疗器械方面有所作为。此外,器械“国产化”也会成为必然趋势。 /p p    strong 火石:赛尔迪当前开展的业务、研发的产品有哪些?公司部署战略是怎么样的? /strong /p p   许洋博士:我们现在正在做一张人类的大健康MAP。通过精准医疗计划,基于环境健康大数据,通过蛋白指纹图谱仪完成健康管理。现在的疾病市场最关注的问题分别是:检测0~6岁儿童智力、优生优育(为什么生不出聪明宝宝)、高达5千万的肿瘤人群以及3.5亿的高血压、糖尿病人群。 /p p   其中糖尿病肾病是糖尿病最常见且严重的并发症之一,是糖尿病所致的肾小球微血管病变而引起的蛋白排泄和滤过异常那个渐进性肾功能损害。而微量白蛋白尿即早期糖尿病肾病是可逆的,这不同于大量白蛋白尿即临床糖尿病肾病,因此积极防治早期糖尿病肾病就显得尤为重要。去年底,赛尔迪公司与中国医学科学院北京协和医院签署协议,承担国家对糖尿病肾病体内铅、镉毒素的临床大样本检测。全新升级的蛋白指纹图谱仪,是目前唯一获国家药监局批准、能检测含微量白蛋白、β2—微球蛋白以及泛素3项指标的医疗器械。这对糖尿病肾病的早发现、早治疗具有重大意义。 /p p   赛尔迪接下来将按照个体化精准检测所附带的信息,由这些信息与大数据库交流,提出符合个体化治疗的方案,向个体化精准医学管理方式转变。 /p p   随着大数据时代的来临,“互联网+”概念的提出让医疗健康事业呈现出了新的发展势态和特征。医学知识体系正被大数据、精准医疗所重构,信息化进程提高了知识传递速度与医疗协同效率。 /p p strong   火石:蛋白质组学技术如何助推精准医疗? /strong /p p   许洋博士:常识知道铅、镉会引起糖尿病性肾病。但铅、镉指标不是医院常规检测的项目。如果采取个体化精准治疗,每年常规检查一次体内铅与镉的指标,发现异常就能进行针对性的从尿液排泄的治疗。已经得了肾病正在透析的病人,检测铅与镉指标后进行针对性排泄也会增强治疗效果。利用蛋白指纹图谱仪能够发现早期的肿瘤和心血管标志物,这就会对疾病的治疗带来极大的希望。随着质谱技术在精准医疗的应用,越来越多的个体化标志物将会被发现,人体的蛋白指纹图谱测定将会成为医院的常规工作。 /p p   精准医疗,即考虑每一个体健康的差异,制定个性化的预防和治疗方案。正确的选中一个工具,解决关键问题,这就是精准医疗。基于基因组测序技术、生物医学工具以及大数据工具逐步成熟和完善,精准医疗能够为个体基因特征、环境以及生活习惯进行疾病干预及治疗,但如何尽快与大数据结合才是发展重点。日前我与北京协和医院合作,创立了中国特色的首个百万人疾病与环境毒素数据库与IMS(爱睦世)特检中心:HZIMS2008,首次在复杂疾病系统中构建了基于环境毒素大数据的移动网络数据库的质量控制体系,使我国重大疾病,如高血压、糖尿病、肿瘤的大数据病因学研究处于世界领先。 /p p /p
  • 863计划分子医药农业取得重大进展
    p   把动植物组织器官当做生物反应器工厂用来生产蛋白或者代谢物,是现代生物技术的一个重要应用方向。动植物作为高等生物在蛋白产物和代谢产物的修饰上更为完善,因而在生产人源蛋白药物以及代谢类物质方面具有微生物发酵不可比拟的天然优势。发达国家利用动植物组织作为生物反应器,已经研发了百余种抗体、疫苗、细胞因子、医用蛋白等产品,绝大部分已经进入临床试验,重组人抗凝血酶Ⅲ(ATryn)、单克隆抗体药物 Ruconest等产品已经进入市场,创造了巨大的经济效益,催生了分子医药农业这一战略性新兴产业。 /p p   日前,863计划现代农业技术领域长期支持,武汉大学以及武汉禾元生物科技股份有限公司研发的水稻种子生物反应器平台生产的人血清白蛋白产品获得了国家食品药品监督管理局颁发的临床批件。这标志着该项成果已经完成了实验室研发和中试扩大,将迈入临床试验阶段,项目取得了重要突破。 /p p   “十二五”期间,在863计划现代农业技术领域的支持下,该项目组利用分子标记辅助选择技术,获得了重组人血清白蛋白表达量比原有水平提高 20-50%的水稻品系, 建立重组人血清白蛋白单批次纯品达 1 公斤的提取纯化工艺,根据《药品注册管理办法》、《新药临床前指导原则》等标准规程对水稻种子表达的人血清白蛋白进行了动物试验,完成重组人血清白蛋白的临床前研究,为产品进入临床试验和后期产业化打下了坚实基础。 /p p   人血清白蛋白可以运输脂肪酸、胆色素、氨基酸、类固醇激素、金属离子和许多治疗分子等,是维持血液正常渗透压的重要成分 在临床上人血清白蛋白可用于治疗休克与烧伤,用于补充因手术、意外事故或大出血所致的血液丢失,也可以作为血浆增容剂,具有重要的医药价值。传统的生产方式主要来源于血浆分离,但是具有传播疾病和供应不稳定的缺点,利用基因工程水稻的规模化种植生产重组人血清白蛋白,大幅度降低了成本并获得了稳定的来源。该项成果曾获得国家技术发明二等奖、中国专利优秀奖,引领了我国分子医药农业这一崭新业态。 /p p /p
  • 干血斑分析技术进展与应用——基于干血斑的蛋白质分析技术
    干血斑(Dried Blood Spot, DBS)是一种微量血液采集、干燥和储存的生物采样技术。该技术由Robert Guthrie于1963年首次应用于新生儿苯丙酮尿症(PKU)筛查[1]。相比于临床检验中常用的液态血液基质,干血斑技术具有采血量少、操作简便、一般不需冷冻或冷藏、储存和运输成本低等优点,已应用于新生儿疾病筛查、流行病学样本分析、药物研发等领域。将干血斑应用于蛋白质研究,拓宽了蛋白质分析研究的生物样本采集形式,具有很好的临床研究和实际应用价值。本文重点讨论两种常见干血斑蛋白质分析技术及应用。1. 基于干血斑的蛋白分析技术1.1 酶联免疫吸附分析法原理:酶联免疫吸附分析法(ELISA)是指将可溶性的抗原或抗体结合到聚苯乙烯等固相载体上,利用抗原抗体特异性结合,进行免疫反应的定性和定量分析,具有灵敏、特异、及易于自动化操作等特点。根据免疫识别和信号输出方式的不同,ELISA可以分为双抗体夹心法、直接免疫竞争法和非直接免疫竞争法等。实验材料及分析仪器:研究人员可通过购买固相载体、抗体或抗原进行包被制备ELISA试剂盒或购买市售试剂盒。酶联免疫吸附测定试剂盒已成为实验中不可缺少的工具,目前国内外Elisa试剂盒生产厂家很多,如上海酶联生物、Abcam、BioVision等,科研人员可根据研究需求选择高质量的试剂盒品牌,以提升分析效率及结果有效性。干血斑处理:以干血斑HIV分析为例:用HIV阴性混合血液样本对阳性混合血液样本进行梯度稀释后,以固定体积点样至干血斑收集卡,室温下干燥。采用干血斑打孔设备获得一定直径的干血斑样片,用300 μL PBST(0.05% Tween20)室温静置洗脱,洗脱液经酶标仪测定样本吸光度值(OD值)。分析和结果处理:以标准曲线样品的浓度为横坐标,以测得的OD值为纵坐标,根据不同类型ELISA本身的特点拟合标准曲线(如竞争法和夹心法可以采用四参数拟合回归方程),选择R值大于0.99的拟合方式,并根据标准曲线计算样品浓度。分析仪器:酶标仪(MicroplateReader)即酶联免疫检测仪,是对酶联免疫检测(EIA)实验结果进行读取和分析的专业仪器。酶标仪可分为普通酶标仪和多功能酶标仪,普通酶标仪的主要功能一是充当分光光度计的角色,二是基于免疫反应的ELISA分析,价格相对较低;多功能酶标仪可实现吸光度、荧光强度、时间分辨荧光、荧光偏振和化学发光等多种检测模式拓展,满足生化分析、免疫检测、细胞研究、药物筛选和机制探索等众多领域检测需要。目前酶标仪市场常用的仪器品牌进口的有:伯腾、帝肯、美谷分子、珀金埃尔默和赛默飞等;国产的有:安图生物、奥盛和闪谱等。1.2 基于质谱技术的蛋白质分析技术基于质谱(Mass Spectrometry, MS)技术的蛋白质分析方法具有高通量、自动化程度高、分离能力强等特点,已逐渐成为蛋白质分析和鉴定的重要技术。原理:蛋白酶将样本中的蛋白质消化成肽段混合物,可采用鸟枪法(Shotgun)对蛋白组进行全谱分析,在最小限度分离蛋白质的同时实现复杂混合物中成千上万种蛋白质的鉴定和定量;或用液相色谱法(Liquid Chromatography, LC)对酶解肽段进行分离,经基质辅助激光电离(MALDI)或电喷雾电离(ESI)等软电离技术将其离子化,带电蛋白质离子通过质量分析器将具有特定质荷比的肽段离子分离,然后经检测器分析。质谱技术与干血斑技术的结合为蛋白质组学研究和蛋白生物标志物筛选提供了强有力手段。图1 基于质谱技术的蛋白质组学分析流程[2]样本处理:采用干血斑打孔设备获得一定直径的干血斑样片,转移至EP管中,加入少量水后用组织研磨器或匀浆机快速、彻底破碎干血斑样片,剧烈摇晃试管。后续处理与常规样本的蛋白提取相似:加入蛋白裂解液(如SDS、SDC、RIPA等),冰上裂解约半小时(辅以震荡),低温、高转速离心后取上清,得干血斑蛋白提取物。分析和结果处理:蛋白质组学数据分析和结果处理包括:①应用数据库搜库对蛋白进行鉴定并相对定量分析,借助如主成分分析、相关性分析、聚类分析等方法掌握数据的整体情况;②对蛋白的生物学功能进行注释,例如GO功能注释、KEGG注释等;③通过蛋白的生物学功能或参与的信号通路可以进一步筛选与研究目标相关的蛋白进行后续的分析。分析仪器:蛋白质组学分析主要使用高分辨液质联用系统进行。可进行蛋白质组学分析的液质联用系统目前以进口为主,常见仪器主要有布鲁克、赛默飞、沃特世和SCIEX的Q-TOF、Q-Orbitrap、Q-Trap质谱仪等。2. 干血斑蛋白分析应用实例分享2.1 采用ELISA法分析干血斑中HIV抗体1996年美国食品药品监督管理局(FDA)批准了以干血斑为载体的样本邮寄传递检测模式,并证明其可作为传统检测模式的良好补充,极大地推动了干血斑技术在传染性疾病分析中的应用。在我国,全国艾滋病检测技术规范(2020年修订版)第二章第4部分“常规HIV抗体或HIV抗体抗原联合检测方法”中指出:ELISA试验可使用血液(包含血清、血浆和干血斑)或尿液样本检测HIV抗体,也可联合检测HIV抗体抗原,说明干血斑在基于ELISA技术的HIV抗体检测中是可代替血浆、血清的生物样本基质,具有广阔的应用前景。近年来,相关专家多推荐受检者使用HIV自主采样包,根据说明采集干血斑样本,匿名寄至专业实验室,通过电话等方式获取结果。图2 RDA Spot公司的干血斑自主采样包(包含一次性采血针,消毒湿巾,样本采集卡,使用说明书及用于运输的特殊包装)图片来源:https://www.rdaspot.com/2.2 基于质谱技术的干血斑蛋白质组学分析研究人员建立了应用Thermo UltiMate 3000 RSLCnano纳升液相色谱联合Q Exactive HF-X质谱技术的干血斑蛋白质组学分析方法,并于2020年在Journal of Proteome Research中报道了该项工作[3]。由于全血中含有较多可溶性蛋白(如血红蛋白、白蛋白、纤维蛋白原等),研究人员为克服干扰、提高分析灵敏度,采用碳酸钠沉淀法(SCP)成功去除干血斑中可溶性蛋白并富集目标分析物疏水性蛋白。采用基于数据非依赖采集模式(DIA)的蛋白质组学分析方法,进行EMBL-EBI(针对人类蛋白GO功能分析的综合注释数据库)蛋白组学搜库分析,通过限定质谱扫描范围和延长离子累积时间等提高了分析方法的检测灵敏度。该研究最终在健康受试者干血斑样本中鉴定到1977种蛋白质,其中包含585种疾病相关蛋白。3. 小结与展望干血斑是一种先进的血液采集及保存技术,具有操作简单、对人体损伤小、便于运输和储存等优势,在临床快检中受到关注。干血斑技术与蛋白质研究的结合将有效推动蛋白质研究成果临床转化。随着分析技术的发展和相关研究的不断深入,前处理自动化仪器、高通量分析仪器和成熟的蛋白分析流程将成为干血斑蛋白质分析的有力工具,干血斑蛋白质分析定将在蛋白质分析中发挥重要作用,为高通量诊断、差异蛋白分析和疾病生物标志物挖掘等拓展新的技术平台。参考文献:[1] R. Guthrie, & Susi, A., A Simple phenylalanine method for detecting phenylketonuria in large populations of newborn infants., Pediatrics, 32 (1963) 338–343.[2] B. Kuster, M. Schirle, P. Mallick, R. Aebersold, Scoring proteomes with proteotypic peptide probes, Nature Reviews Molecular Cell Biology, 6 (2005) 577-583.[3] D. Nakajima, Y. Kawashima, H. Shibata, T. Yasumi, M. Isa, K. Izawa, R. Nishikomori, T. Heike, O. Ohara, Simple and sensitive analysis for dried blood spot proteins by sodium carbonate precipitation for clinical proteomics, Journal of proteome research, 19 (2020) 2821-2827.
  • 【质谱文献】超高效液相色谱-串联质谱法同时快速检测微量血清中6种脂溶性维生素
    本文来源: 柯瑞斯质谱平台摘 要目的  建立超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)同时快速检测微量血清中维生素A、维生素D(25-OH-VD2、25-OH-VD3)、维生素E(α-、β-和γ-生育酚)的方法。 方法  血清中脂溶性维生素经甲醇-乙腈(50:50, v/v)沉淀蛋白、正己烷萃取,以Phenomenex Kinetex F5色谱柱为分离柱,2.5mmol/L甲酸铵-0.1%甲酸水溶液和甲醇为流动相,梯度洗脱,电喷雾电离(ESI~+)、多反应监测(MRM)模式下检测,同位素内标法定量。结果  血清中6种脂溶性维生素线性范围内线性关系良好,相关系数r0.995;6种脂溶性维生素的检测限为0.20~1.25ng/mL,定量限为0.39~3.88ng/mL;加标回收率为86.6%~107.7%,日内精密度9.6%,日间精密度9.3%。NIST标准参照品SRM 968f验证方法准确度,结果偏差均在5%以内。结论  本方法准确度高、重现性好、用血量少,适于婴幼儿等采血困难者微量血样中多种脂溶性维生素的同时快速检测。正 文维生素在人体生长代谢过程中发挥着重要作用,是人体必须的微量营养素,缺乏或过量都会对人体健康产生不利影响。维生素A、D、E是脂溶性维生素,研究表明缺乏这些维生素会增加患夜盲症、骨质疏松、心血管疾病及免疫系统相关疾病的风险[1],婴幼儿及未成年人缺乏其对生长发育的影响则更为明显[2-4]。目前维生素检测的方法主要有高效液相色谱法[5-7]、液相色谱-串联质谱法[8-14]等,其中液相色谱-串联质谱法因其灵敏度高、重现性好、可同时快速检测多种维生素已成为很多临床实验室的首选方法。但是目前的液相色谱-串联质谱方法血液需求量较大[10,13],检测项目单一[8-9,14]或检测时间较长[11],不能满足临床同时快速检测多个项目的需求,特别是婴幼儿采血困难采血量很难满足需求。虽然已有部分学者建立微量检测方法用于维生素检测,但是这些方法需要衍生化过程,前处理复杂耗时较长[8-9,14]。因此,建立能够用微量血液同时快速检测多种维生素的方法满足临床不同年龄段的检测需求显得尤为必要。此外,视黄醇,维生素D的代谢产物25-OH-VD2、25-OH-VD3,α-生育酚是脂溶性维生素A、D、E在血液循环中的主要存在形式,常作为脂溶性维生素检测的首选指标[15-18]。γ-生育酚是维生素E主要的饮食摄入形式,但其与α-生育酚转移蛋白(α-TTP)的亲和力较低,在体内含量较α-生育酚低,但是,近年来文献报道其在人体健康活动中也扮演着重要角色[19]。本文建立超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)同时快速检测微量血清中视黄醇,维生素D(25-OH-VD2、25-OH-VD3)和α-、β-、γ-生育酚的方法,满足临床各年龄段尤其是对婴幼儿同时快速检测多种维生素的需求。1实验部分1.1  仪器与试剂 液质联用仪;高速冷冻离心机;涡旋振荡仪;超声波振荡器;氮吹仪(Agela);紫外分光光度计。视黄醇、25-OH-VD2、25-OH-VD3、α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚均购自美国Sigma-Aldrich;视黄醇-d6标准品购自上海谱芬生物;25-OH-VD2-d3购自美国IsoSciences、25-OH-VD3-d6、α-生育酚-d6标准品购自加拿大TRC 血清质控样品购自美国NIST 收集安徽省第二人民医院近期健康体检正常儿童血液样本17份,避光保存。LC-MS级甲醇,色谱级乙腈、正已烷及甲酸均购自美国Fisher;甲酸铵、牛血清白蛋白(BSA)购自美国Sigma-Aldrich;色谱级乙醇购自国药集团。实验用水由Milipore纯水仪(美国密理博)提供。1.2  标准溶液和内标溶液的配制  用无水乙醇配制视黄醇标准品储备液100μg/mL;α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚标准品储备液各1000μg/mL,并用紫外分光光度计对其浓度进行校正[18,20]。用甲醇配制25-OH-VD2标准品储备液25μg/mL和25-OH-VD3标准品储备液100μg/mL,视黄醇-d6标准品储备液100μg/mL,25-OH-VD2-d3标准品储备液50μg/mL,25-OH-VD3-d6标准品储备液50μg/mL,α-生育酚-d6标准品储备液1000μg/mL。将各目标化合物标准储备液用复溶液(初始流动相)稀释混匀,配制成混合标准溶液(视黄醇2.50μg/mL、25-OH-VD2 0.20μg/mL、25-OH-VD3 0.40μg/mL、α-生育酚50.00μg/mL、β-生育酚5.00μg/mL、γ-生育酚 5.00μg/mL);将各同位素标品储备液用甲醇稀释混匀,配制成混合内标工作液(视黄醇-d6 2.00μg/mL、25-OH-VD2-d3 0.10μg/mL、25-OH-VD3 0.20μg/mL、α-生育酚-d6 20.0μg/mL)。取4g BSA溶解于100mL水中配成4% BSA溶液。1.3  样本前处理  取血清样品20μL至2mL离心管中,加入10μL同位素内标工作液,80μL水,2000r/min涡旋振荡30s后加入200μL甲醇-乙腈(50∶50,v/v),2000r/min混匀60s;加入800μL正己烷,2000r/min,混匀5min,然后4℃,12000r/min离心5min;吸取600μL上清液至1.5mL离心管中,室温下氮气吹干;加100μL初始流动相复溶,涡旋振荡60s,4℃,12000r/min离心5min,上清液转移至进样瓶中待分析。1.4  色谱 - 质谱条件  采用Phenomenex Kinetex F5(100mm × 2.1mm, 2.6μm)色谱柱,柱温35℃,流动相A含2.5mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸的水溶液;流动相B含2.5mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸的甲醇溶液,梯度洗脱程序:0~2.0min,70%B,2.0~2.5min,70%~88% B,2.5~3.5min,88% B,3.5~3.51min,88%~81%B,3.51~11.0min,81% B,11.0~12.0min,81%~70%B,流速0.5mL/min。进样量:20μL。采用多反应监测(MRM)、电喷雾正离子模式(ESI+),离子源温度 150℃,脱溶剂温度500℃,毛细管电压3kV,脱溶剂气流速1000L/h;6种脂溶性维生素的MRM 离子参数见表1。2  结果与讨论2.1  前处理条件优化  对血清前处理过程中蛋白沉淀剂(甲醇、乙腈、乙醇)的选择及萃取溶剂正己烷的用量(400μL、600μL、800μL)进行了优化,结果表明,甲醇-乙腈(50∶50,v/v),沉淀效果最好,色谱图杂峰明显减少;正己烷用量较大时萃取更完全,信号值更高。另外,考察了不同复溶液体系:甲醇-水(50∶50,v/v)、甲醇-水(70∶30,v/v)、甲醇均含2.5mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸对色谱分离的影响,结果如图1所示,使用b组复溶液即初始流动相时视黄醇响应值较a组增加1倍以上,c组视黄醇峰宽变大且峰形不对称。同时b组中25-OH-VD3和25-OH-VD2响应值是a组的2倍、c组的4倍以上,且峰形明显改善有利于25-OH-VD3和 25-OH-VD2的分离检测。最终,采用血清样加水混匀后用200μL沉淀剂(甲醇:乙腈(50∶50,v/v)沉淀蛋白,800μL正已烷液液萃取,取600μL上清液氮吹,初始流动相复溶进样。2.2   液 相 色 谱 条 件 优 化   Kinetex F5色谱柱可以实现所有组分包括β、γ-生育酚的分离。此外,25-OH-VD3同分异构体3-epi-25-OH-VD3在婴幼儿体内含量较高,对维生素D含量测定影响较大[21],该色谱柱可以实现25-OH-VD3和3-epi-25-OH-VD3的分离,减少3-epi-25-OH-VD3对检测结果的影响。故采用Kinetex F5色谱柱进行所有组分的分离(见图2)。研究发现在流动相中加入甲酸铵后其促进目标化合物离子化的效果较加入乙酸铵好,响应值增加明显,故在水相和有机相中均加入2.5mmol/L甲酸铵。2.3  线性范围、检出限和定量限  将混合标准溶液用复溶液逐级稀释,得到一系列标准工作液,各取20μL,分别加入10μL内标工作液和80μL 4% BSA溶液,其余操作同样本前处理。由于人血中存在内源性脂溶性维生素,故在标曲制作中加入4% BSA。以各目标化合物的色谱峰与其相对应的同位素内标色谱峰的峰面积比值-浓度比值作图,得到各目标化合物的标准系列工作溶液的直线拟合方程,并计算相应的线性相关系数。6种脂溶性维生素的标准曲线和线性范围见表2。结果表明,6种脂溶性维生素在对应的浓度范围内线性关系良好,相关系数0.995,标准溶液色谱图如图3所示。每个浓度重复检测6次,满足相对标准偏差20%且信噪比S/N≥3的最低浓度值定为检测限,满足相对标准偏差20%且信噪比S/N≥10的最低浓度值定为定量限。6种脂溶性维生素检测限为0.20~1.25ng/mL,定量限为0.39~3.88ng/mL(见表2)。2.4  方法精密度 将低、中、高三个浓度标准品溶液加入4% BSA混合血清样本经本法处理后进行检测,每个浓度重复6次,连续检测三天,计算日内精密度为0.9%~9.6%,日间精密度为3.0%~9.3%(见表3)。该方法同时测定6种脂溶性维生素的日内精密度和日间精密度均在15%以内,方法精密度满足检测需求。2.5  方法准确度  将低、中、高浓度的标准品溶液加入混合血清样本中按本法进行前处理后进行检测,每个浓度重复6次,计算加标回收率,3个水平的加标回收率为86.6%~107.7%,相对标准偏差(RSD)为1.46%~9.39%(见表4)。该方法加标回收率均在80%~120%以内,方法准确度高满足检测需求。2.6  方法验证  采用建立的UPLC-MS/MS方法对美国国家标准技术研究所(NIST)制定的标准参照品SRM 968f进行检测,每个水平重复2次取平均值,验证方法准确度。结果表明,除25-OH-VD2含量较低未能检出外,其它检测结果与靶值偏差均在5%以内,该方法检测结果准确可靠(表5)。2.7  实际样品测定  使用本方法对17份健康儿童血液样本进行检测,其中视黄醇含量为0.22~0.43μg/mL,25-OH-VD2含量为未检出~5.19ng/mL,25-OH-VD3含量为6.83~49.21ng/mL,α-生育酚含量为5.63~12.73μg/mL,β-生育酚含量为0.03~1.37μg/mL,γ-生育酚含量为0.11~1.68μg/mL。本法适用于微量临床血液样本6种脂溶性维生素的同时快速检测。3结  论本研究建立了超高效液相色谱串联质谱法同时测定微量血清样本中多种脂溶性维生素的方法,并对前处理过程中的蛋白沉淀试剂、萃取液用量,复溶液等进行了优化,以减少色谱图中噪音干扰,改善色谱峰形,提高检测灵敏度。并比较了不同色谱柱对多种脂溶性维生素尤其是不同类型维生素E的分离效果,最终选择Phenomenex Kinetex F5色谱柱,该色谱柱可以实现β-生育酚和γ-生育酚的有效分离。本研究中只需20μL血清就能够快速完成6种脂溶性维生素的测定。该方法测定样本需求量少、操作简单、检测结果准确快速可实现大量临床样本的同时检测,尤其对采血较为困难的婴幼儿可以实现少量血液样本检测多数项目的需求。参考文献(略)本文引用来源: 李雪梅,吴慧慧,陈竞,赵盼,唐玉菲.超高效液相色谱-串联质谱法同时快速检测微量血清中6种脂溶性维生素[J].现代预防医学,2022,49(07):1297-1302.
  • 首台(套)用于血清多肽及蛋白指纹图谱检测的飞行时间质谱仪ClinMS-Plat® I获得NMPA二类
    质谱技术在体外诊断中发挥着重要的作用,其中基于LC-MS/MS的三重四级杆质谱主要用于药物、维生素D、新生儿遗传代谢物、氨基酸等小分子的定量生化检测,国内外多款型号的LC-MS/MS获得了医疗器械注册证。另一方面,用于大分子检测的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)也逐渐应用于临床,多款用于微生物蛋白指纹图谱检测的MALDI-TOF质谱获医疗器械注册证,并在临床微生物鉴定中发挥着重要的作用。此外,用于核酸分析的MALDI-TOF系统也逐渐进入体外诊断领域。人体血清多肽和蛋白指纹图谱与疾病的发生和发展密切相关,国际上大量的研究机构一直在致力于该领域的研究和临床应用。近日,汇健科技首台(套)用于血清多肽和蛋白指纹图谱检测的ClinMS-Plat® I飞行时间质谱仪正式获得NMPA医疗器械注册证(浙械注准20242221307)。此次获批的ClinMS-Plat® I飞行时间质谱仪由质谱仪主机(离子源模块、检测器模块、飞行管、机架模块、外壳、真空泵)和软件组成,产品基于MALDI-TOF方法,结合配套试剂可用于人体血清样本中多肽或蛋白指纹图谱的采集,是国内首台(套)用于血清多肽或蛋白指纹图谱分析的临床质谱仪。仪器针对性地根据血清多肽分子量进行了检测区域内(m/z680~18600Da) 信噪比、分辨率、出峰谱型的调校,严格控制仪器台间变异系数。该质谱仪在注册审评前经过了严格的临床研究。临床试验采用随机、盲法、配对的临床试验设计。收集受试者促凝全血分离的血清样本并进行编盲,受试者血清样本经配套试剂预处理后用ClinMS-Plat® I飞行时间质谱仪进行多肽及蛋白指纹图谱检测,输出分析结果。三家临床试验机构对受试者样本在待考核仪器上的检测结果与金标准相比,统计分析结果显示灵敏度为91.94%(P=0.95,置信区间87.48%-94.91%),特异度91.14%(P=0.95, 置信区间 86.83%~94.13%),诊断符合率91.52%(P=0.95, 置信区间 88.57%~93.76%);Kappa值为0.8300。由于多肽与蛋白组学信息在疾病诊断中具有重要的价值,因此,ClinMS-Plat® I的获批在体外诊断领域具有重要的意义。ClinMS-Plat® I质谱仪与配套试剂盒(Bio-pSi® 系列)使用,单次检测可获得包含数百个血清多肽分子的指纹图谱。汇健科技结合人工智能算法构建了包含数万例肿瘤人群队列样本、数十万例次检测数据的人工智能判别模型(汇健智云® )。未来,该款型号的质谱仪将与诊断试剂、AI分析软件三者共同组成一整套体外诊断分析系统(下图),可用于各种肿瘤、泌尿系统疾病,神经系统疾病等多种疾病筛查、辅助诊断和复发转移评估等领域。ClinMS-Plat® I 是一款具有卓越性能和创新功能的高端医用质谱,具有如下优势:快速:独特的多肽富集技术,自动化批量检测,96个样本全流程仅需2小时;精准:多肽及蛋白指纹谱检测多个标志物,相比单一或少量标志物组合,结果更可靠;稳定:通过质控技术有效控制多肽及蛋白质谱峰强度变异系数,结果稳定性、重复性高;灵敏:相关多肽检测限可达fmol/μL级别。ClinMS-Plat® I曾入选工信部人工智能医疗器械(智能辅助诊断产品方向)创新任务榜单,是2022年质谱领域唯一进入榜单的项目;同年入选了浙江省首台(套)产品工程化攻关重点项目的高端医疗装备;2023 年入选“浙江省制造业首台(套)重点领域(高端医疗器械)关键技术指标清单”。汇健科技也与省内多家知名临床医院合作研究多肽组学技术在临床诊断中的应用,获得了多项浙江省重点研发计划和浙江省“尖兵领雁”计划的支持。我们相信,ClinMS-Plat® I的推出将推动多肽和蛋白组学在体外诊断领域的应用。我们将竭诚为临床机构、研究机构和IVD企业提供优质的创新质谱产品和服务,并期待与行业友商携手合作,在ClinMS-Plat® I平台上开发具有重要临床价值的诊断试剂,共同开创组学技术在精准医学中的应用,为人类健康做出贡献!延伸阅读1. 血液循环多肽(BCP)是目前液体活检最理想的标志物之一多肽是分子量为0.2~20KD的蛋白,主要由RNA上短的开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)翻译或者组织蛋白在蛋白酶的作用下切割产生,处于基因调控网络和蛋白作用网络下游。其种类以及包含的生物学信息更加丰富,能迅速反应生物体内“正在发生的变化”。大量研究表明:在肿瘤发生发展过程及肿瘤细胞的迁移过程中,肿瘤微环境的多肽会发生片段长度、片段种类、糖基化修饰、磷酸化修饰等变化,通过质谱仪的检测可敏感地指示多肽指纹图谱的变化。此外,肿瘤组织高压和血管的高通透性,促使产生的低分子量肿瘤相关特异性多肽可快速、高效进入血液循环系统,使得血液循环多肽(Blood circulating peptides, BCP)包含了组织癌变信息,通过检测分析BCP指纹图谱可早期发现癌症的发生和发展。此外,BCP检测技术在阿兹海默症、呼吸道感染、泌尿系统疾病、内分泌系统疾病中也将发挥重要的应用。血液样本中,多肽含量极其微量,在质谱检测中容易受到高丰度蛋白的干扰,此前SELDI® 芯片,ClinProt® 磁珠等产品也曾用于血液多肽的提取和捕获。汇健科技创始团队从2012年开始发明了Bio-pSi® 微纳颗粒,实现了血清多肽的高效捕获,并在MALDI-TOF上呈现高稳定高灵敏的血清多肽指纹谱信号。2.飞行时间质谱工作原理飞行时间质谱(TOFMS)是一种高分辨率的质谱技术,广泛应用于物质分析领域。TOFMS工作原理可以分为离子化、加速和飞行三个步骤。具体来说,它基于不同化合物的质量-电荷比(m/z)的差异,通过高电压脉冲使其形成离子,然后引入到一个带有电场的追加管道中。在追加管道内,各种离子被加速并飞行到检测器处,到达时间取决于其质量和速度。检测器收集到的信号产生一个质谱图,其中离子信号的强度与m/z值呈正比。此外TOFMS还需要配合数据处理软件来分析和解读得到的质谱图。这些软件将质谱图转化为离子的m/z值和相对强度,从而识别不同的化合物。质谱图中每一个峰都对应着一个化合物的离子,通过比较不同样品之间的质谱图,可以确定它们之间的差异和相似性。参考文献Julia Tait, Lathrop,Douglas A, Jeffery,Yvonne R, Shea et al. US Food and Drug Administration Perspectives on Clinical Mass Spectrometry.[J] .Clin Chem, 2016, 62: 141-147.
  • 蛋白质测序技术发展漫谈(中)
    前文回顾(点击):蛋白质测序技术发展漫谈(上)前面提到,基于质谱的蛋白质测序主要流程为:首先对蛋白质酶解得到肽段,经过LC-MS/MS分析得到相应的质谱数据,再使用测序软件根据质谱数据对肽段测序,最后对测序得到的肽段序列进行拼接。其中根据肽段的二级质谱图进行从头测序是其核心内容。目前已发展的肽段从头测序算法有三十余种,主要可以分为三类:图方法、穷举法和动态规划法,包括PEAKS[ 1]、pNovo系列[2]、Pepnovo[3]、Novor[4]等。 Muth[5]评估了Novor、PEAKS和PepNovo三种测序软件在实验数据集上测序的准确度,这三款软件对肽段的测序准确度最高只有35%。这是由于质谱谱图中存在着噪声和干扰离子,无法有效的区分谱图中可用于肽段测序的碎片离子[6],使得精准解析谱图的难度增加且耗费大量的时间。基于碎片离子的蛋白质组稳定同位素标记定量方法通过在细胞培养或样品处理的过程中引入不同种类的同位素标记,混合后进行LC-MS分析。不同稳定同位素标记的相同序列肽段质量相同或相近,可在质谱中同时碎裂,形成成对的碎片离子[7]。借鉴该方法,可更好的区分并提取用于测序的碎片离子,用于肽段的序列测定。Nie[8]在细胞培养时加入同位素标记的精氨酸和赖氨酸,再利用Lys-N和Arg-C对提取的蛋白质酶解,形成N端为精氨酸、C端为赖氨酸的等重肽段,在二级谱中可形成成对的b离子和成对的y离子,但这种标记方法只能在细胞水平标记,且通过两种蛋白酶酶解后只有少部分肽段质量相等并被鉴定到。Zhang[9]发展了部分等重肽段末端标记方法,使用Lys-C酶解后,肽段的C端为含有氨基的赖氨酸,再通过对两末端使用不同同位素标记,使得相同序列的肽段质量差为2 Da,在二级谱中产生了质量差为4 Da的成对b离子和质量差为6 Da的成对y离子,为使肽段能够碎裂在同一张谱图中,质谱的分离窗口需要被放大到4 m/z甚至更多[10],但放大分离窗口会导致更多的质量相近的肽段发生共碎裂,谱图会变得更加复杂难以解析,增加了从头测序的难度。为此,我们开发了一种基于二甲基化标记和胰蛋白酶催化18O标记的肽段末端准等重标记(Pseudo Isobaric Peptide Termini Labelling,PIPTL)从头测序方法 [11](图1)。经该方法进行同位素标记后,序列相同的肽段质量仅相差0.0166 Da,这些准等重肽段无需扩大质谱分离窗口即可在质谱中同时碎裂,产生成对的b离子和成对的y离子;基于发展的PIPTL-Novo测序算法,根据不同系列碎片离子质量差可快速准确提取并区分b/y离子,再对b/y离子进行测序分析,从而实现对肽段的准确测序。以牛血清白蛋白为研究对象,对肽段从头测序的准确度进行评价,测序准确率为95.5%;最后将此从头测序方法应用于对单克隆抗体赫赛汀重链和轻链的序列测定,对赫赛汀的酶解肽段从头测序准确率为93.6%。图1 基于二甲基化和胰蛋白酶催化18O标记的PIPTL-Novo策略参考文献[1] Ma B, Zhang K, Hendrie C, et al. PEAKS: powerful software for peptide de novo sequencing by tandem mass spectrometry. Rapid Commun Mass Spectrom, 2003, 17(20): 2337-42.[2] Yang H, Chi H, Zhou W-J, et al. Open-pNovo: de novo peptide sequencing with thousands of protein modifications. J Proteome Res, 2017, 16(2): 645-54.[3] Frank A M, Savitski M M, Nielsen M L, et al. De novo peptide sequencing and identification with precision mass spectrometry. J Proteome Res, 2007, 6(1): 114-23.[4] Ma B. Novor: real-time peptide de novo sequencing software. J AmSoc Mass Spectrom, 2015, 26(11): 1885-94.[5] Muth T, Renard B Y. Evaluating de novo sequencing in proteomics: already an accurate alternative to database-driven peptide identification? . Brief Bioinform, 2018, 19(5): 954-70.[6] Lu B, Chen T. A suboptimal algorithm for de novo peptide sequencing via tandem mass spectrometry. Journal of Computational Biology, 2003, 10(1): 1-12.[7] Merrill A E, Coon J J. Quantifying proteomes and their post-translational modifications by stable isotope label-based mass spectrometry. Curr Opin Chem Biol, 2013, 17(5): 779-86.[8] Nie A-Y, Zhang L, Yan G-Q, et al. In vivo termini amino acid labeling for quantitative proteomics. Anal Chem, 2011, 83(15): 6026-33.[9] Zhang S, Shan Y, Zhang S, et al. NIPTL-Novo: Non-isobaric peptide termini labeling assisted peptide de novo sequencing. J Proteomics, 2017, 154(40-8.[10] Hennrich M L, Mohammed S, Altelaar A M, et al. Dimethyl isotope labeling assisted de novo peptide sequencing. J Am Soc Mass Spectrom, 2010, 21(12): 1957-65.[11] 杨超,刘健慧,张玮杰等,基于末端准等重同位素标记的肽段从头测序方法. 分析化学, 2021, 49 (03), 366-376.作者简介:中国科学院大连化学物理研究所 单亦初副研究员1997年于中国科学技术大学获理学学士学位。2002年于中国科学院大连化物所获理学博士学位。2002年10月至2009年5月在德国马普协会马格德堡研究所、美国德克萨斯大学医学院及澳大利亚弗林德斯大学工作。2009年7月应聘到中国科学院大连化物所任副研究员。主持多项研究课题,包括国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金面上项目等。已在Analytical Chemistry、Journal of Proteome Research、Journal of Chromatography A等杂志发表论文近80篇。主要研究方向包括蛋白质组鉴定和蛋白质组相对及绝对定量、蛋白质翻译后修饰富集和鉴定、蛋白质组末端肽富集和鉴定、蛋白质相互作用分析、蛋白质全序列从头测定及药物靶蛋白筛选。(本文经授权发布,仅供读者学习参考)专家约稿招募:若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享,欢迎邮件投稿或沟通(邮箱:liuld@instrument.com.cn)。中国临床质谱产业化发展论坛(点击报名)仪器信息网联合浙江省先进质谱技术与分子检测重点实验室、宁波大学质谱技术与应用研究院,共同举办“第六届中国质谱产业化发展论坛——临床质谱产业化发展”,在2021年第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI 2021)召开同期,邀请临床质谱业内专家、国内质谱企业、第三方医学实验室、医院专家代表,共同就中国临床质谱技术与产业化发展等话题展开探讨、答疑解惑,为中国临床质谱产业链上中下游三方搭建互动交流平台,助力中国临床质谱产业发展,进一步优化和拓展临床质谱产业市场,共同促进中国质谱产业健康快速发展。
  • 空间蛋白组学技术——肿瘤微环境研究利器
    过去,受制于传统的研究方法,科研工作者很难对肿瘤微环境这样的复杂整体系统进行深入的研究和分析。要么选择包含空间信息的低通量标记技术,例如免疫荧光标记,要么选择高通量的蛋白标记,例如流式细胞技术,但是没有办法获得空间信息。近年来,新型的空间蛋白组学技术,则能两者兼顾,获得数十上百种蛋白标记的单细胞水平的空间表达,从而能更好的帮助科研工作者揭示复杂系统在疾病发生发展中的作用,其中最为显著的是推进了科研工作者对于免疫系统及其在癌症中作用的理解。图一为冰冻切片的HER2+乳腺癌患者样本,扫描视野大约15 mm2,共标记了21种蛋白。如图所示,大多数肿瘤细胞(Pan-CK+)都同时表达HER2,表明该样本是一例上皮来源的恶性肿瘤组织。然而,在样本上同样发现了保有相对正常组织结构的正常上皮(Pan-CK+/HER2-)区域。图1:HER2+乳腺癌组织的免疫多标记染色图1A:Pan-CK+/HER2- 图1B:Pan-CK+/HER2+所有的21种蛋白标记(用不同颜色区分),可以对样本的不同区域进行细胞表型分析,图2为细胞密度相对较低的区域,便于区分各个标记蛋白。我们可以看到,单个肿瘤细胞会表达Pan-CK,EpCAM,HER2蛋白。图2:21-plex超多标记的组织切片成像通过单细胞分辨率的图像数据,再借由AI的全自动细胞分割,并定量分析各个蛋白的表达,从而进行细胞表型的分选(图3),同时也可以获得各类细胞的表达占比情况(图4)。图3:细胞表型分析散点图图4:各类细胞的表达占比在非小细胞肺癌的肿瘤免疫学研究中,科研工作者同样利用单细胞空间蛋白组学技术,通过26-plex的蛋白标记,量化了样本中三十多类细胞的表型及亚型。从而揭示了非小细胞肺癌中免疫细胞侵润的异质性,并进行了量化分析。图表1:26种生物标记物列表图5:肺癌样本的局部视野及细胞表型如图5所示,肿瘤基质和肿瘤细胞附近有明显的髓样细胞浸润,而T细胞主要在肿瘤区域外聚集。 进一步的细胞定量分析发现,被认为在许多癌症中发挥促肿瘤作用的髓样细胞,具有高表达量。随后的空间分析,对肿瘤微环境中的T细胞和髓样细胞群进行了定量研究(图6),揭示了该细胞及其相关细胞类型的分布密度。图6:T细胞及髓样细胞的空间分析空间蛋白组学的应用,保留了组织形态和结构,又能一次性进行多种生物标记,从而能在分析复杂系统的细胞表型的同时,获得各类细胞的空间信息,更为深入的研究免疫系统及其在疾病中的作用。如图7展示的全视野的石蜡阑尾组织样本的成像,用14种生物标记物标记了免疫细胞及上皮细胞。之后分别对淋巴结(图7A)和粘膜上皮(图7B)这两个特定结构进行细胞表型分析。图7:石蜡阑尾组织样本的全视野超多标记成像图7A:淋巴结局部视野 图7B:粘膜上皮局部视野针对粘膜上皮区域和富含免疫细胞的淋巴结结构,对细胞数量及类型做了定量和表型分析(图表2),全面的揭示了临床组织样本不同区域和结构的免疫微环境差异。图表2:组织特异性的细胞量化和表型分析除了石蜡和冰冻组织样本,超多标记技术还可以应用于多种特殊的液体样本,例如脑脊液,痰液(图8)/支气管肺泡灌洗液(BAL)或者是用于循环肿瘤细胞的检测。不同于传统的流式细胞技术的样本需要即时处理,并且实验也需要一次性完成的特点,新型的空间蛋白组学技术,能够保存长达2年的样本活性,期间可以进行反复的标记和成像。这一特性为稀有样本和复杂实验,提供了强大的助力。图8:对保存9天的人痰液细胞进行的六色免疫多标记成像过去,受制于传统的研究方法,科研工作者很难对肿瘤微环境这样的复杂整体系统进行深入的研究和分析。要么选择包含空间信息的低通量标记技术,例如免疫荧光标记,要么选择高通量的蛋白标记,例如流式细胞技术,但是没有办法获得空间信息。近年来,新型的空间蛋白组学技术,则能两者兼顾,获得数十上百种蛋白标记的单细胞水平的空间表达,从而能更好的帮助科研工作者揭示复杂系统在疾病发生发展中的作用,其中最为显著的是推进了科研工作者对于免疫系统及其在癌症中作用的理解。图一为冰冻切片的HER2+乳腺癌患者样本,扫描视野大约15 mm2,共标记了21种蛋白。如图所示,大多数肿瘤细胞(Pan-CK+)都同时表达HER2,表明该样本是一例上皮来源的恶性肿瘤组织。然而,在样本上同样发现了保有相对正常组织结构的正常上皮(Pan-CK+/HER2-)区域。图1:HER2+乳腺癌组织的免疫多标记染色图1A:Pan-CK+/HER2- 图1B:Pan-CK+/HER2+所有的21种蛋白标记(用不同颜色区分),可以对样本的不同区域进行细胞表型分析,图2为细胞密度相对较低的区域,便于区分各个标记蛋白。我们可以看到,单个肿瘤细胞会表达Pan-CK,EpCAM,HER2蛋白。图2:21-plex超多标记的组织切片成像通过单细胞分辨率的图像数据,再借由AI的全自动细胞分割,并定量分析各个蛋白的表达,从而进行细胞表型的分选(图3),同时也可以获得各类细胞的表达占比情况(图4)。图3:细胞表型分析散点图图4:各类细胞的表达占比在非小细胞肺癌的肿瘤免疫学研究中,科研工作者同样利用单细胞空间蛋白组学技术,通过26-plex的蛋白标记,量化了样本中三十多类细胞的表型及亚型。从而揭示了非小细胞肺癌中免疫细胞侵润的异质性,并进行了量化分析。图表1:26种生物标记物列表图5:肺癌样本的局部视野及细胞表型如图5所示,肿瘤基质和肿瘤细胞附近有明显的髓样细胞浸润,而T细胞主要在肿瘤区域外聚集。 进一步的细胞定量分析发现,被认为在许多癌症中发挥促肿瘤作用的髓样细胞,具有高表达量。随后的空间分析,对肿瘤微环境中的T细胞和髓样细胞群进行了定量研究(图6),揭示了该细胞及其相关细胞类型的分布密度。图6:T细胞及髓样细胞的空间分析空间蛋白组学的应用,保留了组织形态和结构,又能一次性进行多种生物标记,从而能在分析复杂系统的细胞表型的同时,获得各类细胞的空间信息,更为深入的研究免疫系统及其在疾病中的作用。如图7展示的全视野的石蜡阑尾组织样本的成像,用14种生物标记物标记了免疫细胞及上皮细胞。之后分别对淋巴结(图7A)和粘膜上皮(图7B)这两个特定结构进行细胞表型分析。图7:石蜡阑尾组织样本的全视野超多标记成像图7A:淋巴结局部视野 图7B:粘膜上皮局部视野针对粘膜上皮区域和富含免疫细胞的淋巴结结构,对细胞数量及类型做了定量和表型分析(图表2),全面的揭示了临床组织样本不同区域和结构的免疫微环境差异。图表2:组织特异性的细胞量化和表型分析除了石蜡和冰冻组织样本,超多标记技术还可以应用于多种特殊的液体样本,例如脑脊液,痰液(图8)/支气管肺泡灌洗液(BAL)或者是用于循环肿瘤细胞的检测。不同于传统的流式细胞技术的样本需要即时处理,并且实验也需要一次性完成的特点,新型的空间蛋白组学技术,能够保存长达2年的样本活性,期间可以进行反复的标记和成像。这一特性为稀有样本和复杂实验,提供了强大的助力。图8:对保存9天的人痰液细胞进行的六色免疫多标记成像
  • 格物致和完成近亿元A轮融资,主要用于蛋白组学和空间组学平台研发
    近日,格物致和生物科技(北京)有限公司(以下简称“格物致和”)宣布完成近亿元A轮融资,由元禾原点与杏泽资本联合领投,取势资本担任独家财务顾问。本轮融资所募资金将主要用于公司在蛋白组学和空间组学方向系列自主创新技术平台的持续研发,并加速自主研发的新一代超敏单分子蛋白检测系统及相关神经退行性疾病标志物检测试剂盒的开发和注册申报。格物致和成立于2019年11月,围绕脑科学及肿瘤等领域,以科研和临床应用为导向,依托团队自主研发和资源整合的核心优势,已策略性地布局超敏蛋白检测、高通量转录组、空间蛋白组等技术平台的开发,并将围绕神经疾病的早筛早诊及伴随检测,陆续推出系列可广泛适用于临床检测的创新产品,以填补国内该领域的空白。公司聚集了一批在精准医学领域拥有丰富经验且具备全球化视野的管理和研发人才,具有强大的研发、运营和商业化落地能力。创始人许俊泉曾在博奥生物集团任职多年,历任博奥生物生命科学事业部总经理、首席运营官、首席财务官、博奥晶典首席执行官,和深圳微芯生物科技股份有限公司董事长。许俊泉拥有20余年科研和临床诊断从业经验,曾带领团队取得II、III类IVD证书超过30项;本人荣获国内外授权专利50项(美国授权专利25项);发表高水平SCI学术论文10余篇。格物致和在研数字ELISA检测平台具有fg级别的检测灵敏度,整个平台系统包括数字ELISA微流控芯片、检测仪器和配套软件以及相关检测试剂盒。整个平台系统的研发涉及多个交叉学科,包括微流控技术、自动控制、显微成像、计算图形学、表面化学、抗体开发及蛋白标记检测等相关技术。格物致和在微流控芯片设计、加工以及检测仪器平台的开发方面具备深厚的理论知识和产业经验,核心成员曾成功研发并产业化数款微流控和微液滴芯片平台系统。格物致和进一步从清华大学授权转化了具有自主知识产权的高通量转录组检测技术,该技术是一种基于高通量测序和特征基因表达谱的全景式高通量分子功能筛选和研究方法,具有通量高、全自动操作、速度快等优点。未来格物致和将结合公司微流控设计、光学检测/系统集成、高通量转录组检测、蛋白超敏检测等全面的技术能力,推动下一代基于转录组和蛋白组检测的空间组学技术进入科研、诊断和新药研发领域,为科研及临床,尤其是神经科学领域,提供全球领先的技术和产品。对于本轮融资,格物致和创始人兼CEO许俊泉先生表示:非常荣幸能够获得本轮投资人的认可,充足的资金支持使得我们能够引进更多的人才,加大研发投入并加速产品的产业化步伐。未来20年,中国体外诊断行业将是创新驱动的市场。秉承原创驱动的核心竞争力,格物致和将持续推动完善底层技术和检测体系,加速蛋白组学和空间组学等多组学技术的研发和产业化,为脑科学研究提供更多创新性的技术和产品。元禾原点合伙人胡晓方博士表示:生物体内,蛋白是功能的最终执行者,随着全球蛋白组学的快速发展,微量蛋白标志物的筛选工具已然成熟,我们认为超高灵敏度的蛋白检测将成为未来的重要发展方向。格物致和团队兼具海外创新技术视野和国内产业化开发落地能力,快速构建完备的超敏蛋白检测技术平台。我们期待与格物致和合作,帮助公司加速成长并将产品快速商业化。杏泽资本管理合伙人强静博士表示:杏泽资本致力于促进中国生命科学企业创新与成长,以推动社会产业进步与发展为己任,体外诊断是杏泽重点关注的技术领域,其中蛋白组学/空间组学是具有发展前景的一个方向。许俊泉先生和团队拥有极其丰富的生命科学领域专业知识背景和产业经验。我们很高兴此次能和格物致和携手合作,与元禾原点一起支持公司完成近亿元的A轮融资。杏泽资本将凭借其团队丰富的行业经验和全球资源网络,助力格物致和为人类健康带来更大价值。我们期待公司在未来将迎来更远大的发展,相信公司在创始团队的带领下,成为世界领先的蛋白组学和空间组学方向的自主创新技术平台型公司。
  • 1300万!中国科学院分子植物科学卓越创新中心单细胞原位空间蛋白组表型分析系统采购项目
    一、项目基本情况项目编号:OITC-G230302470项目名称:中国科学院分子植物科学卓越创新中心单细胞原位空间蛋白组表型分析系统采购项目预算金额:1300.000000 万元(人民币)最高限价(如有):1300.000000 万元(人民币)采购需求:包号货物名称数量(台/套)是否允许采购进口产品采购预算(人民币)1单细胞原位空间蛋白组表型分析系统1套是 1300万元合同履行期限:详见采购需求本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2023年12月01日 至 2023年12月08日,每天上午9:00至11:00,下午13:00至17:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:www.oitccas.com方式:登录“东方招标”平台www.oitccas.com注册并购买售价:¥600.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:中国科学院分子植物科学卓越创新中心     地址:上海市枫林路300号        联系方式:021-64318161/010-68290551      2.采购代理机构信息名 称:东方国际招标有限责任公司            地 址:北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层            联系方式:杨帆 陈小舫 赵倩,021-64318161/010-68290551            3.项目联系方式项目联系人:杨帆 陈小舫 赵倩电 话:  021-64318161/010-68290551
  • Olink新品发布|Explore HT 蛋白标志物平台开启蛋白组学新时代
    Olink 于 2023 年 7 月 12 日 宣布发布 Olink Explore HT 新产品,该变革型高通量蛋白组学解决方案以全方位的已验证特异性、可扩展性和简化流程。Olink Explore HT 代表了新一代蛋白组学的重大进步,科学家们仅需 2 μl 样品即可准确检测超过 5,300 种蛋白标志物,且重新设计后的整个流程更简化。与上一代 Explore 产品相比,新品不仅将特异蛋白标志物检测数量提高了 80%,同时将样品检测通量提高 4 倍,数据输出能力提高 8 倍,并以更简化的操作流程进一步提高了从样品到数据产出效率。更重要的是,这些创新也缩减了环境空间,所有组件降低了 6 倍,外部包装降低了 10 倍。  Olink CEO Jon Heimer说到:“Olink Explore HT 展示了我们秉承持续创新的承诺,为科学研究提供强有力的解决方案。在几年前,Olink Explore HT 的强大功能几乎是难以想象的。而现在,这是 Olink 迄今为止提供的最先进的高通量蛋白组学产品,其卓越性能将赋能 21 世纪医疗健康提供重要新发现。”  Olink Explore HT 旨在全方位解锁所有规模蛋白质组学的巨大价值,以推进多组学研究。并可广泛应用于疾病治疗领域,加深疾病发生、进展及结果进程中,在分子信号通路水平的全面理解。Olink Explore HT 还将推动药物研发新发现,从基于疾病致病蛋白鉴定的靶点发现,到对作用机制研究的实操见解,以及通过对临床试验中现有样品的重新审查来重新利用扩展治疗方法。  瑞典乌普萨拉大学的Ulf Gyllensten教授说到:“我们对 Olink Explore HT 新平台感到非常兴奋。凭借 Olink 变革型 PEA 多重标记检测技术,Olink Explore HT 使得我们能从微量临床样品中进行高通量、超多重和极其精准的蛋白分析。将 PEA 技术与 NGS 读数结合后,Olink Explore HT 将以其前所未有的能力,进一步揭示全人类蛋白组。作为早期用户,我们已经成功地使用该平台发现识别妇科癌症的诊断和预后蛋白生物标志物。使用 Olink Explore HT 具有的更大规模的蛋白标志物库进行蛋白组学分析,定会加速新型生物标志物的发现,并揭示重要的生物学新见解。更广泛地说,从基础科研到转化研究的整个药物开发过程中,该平台将开启一种强大的基于多组学的新方法。”  Olink Explore HT 代表了 Olink PEA 技术与 NGS 读数相结合的前沿创新。每一个经过充分验证的分析实验,都再次验证 Olink 用户所信任的特异性和灵敏度的卓越标准。
  • 奥素科技完成近亿元A轮融资|启动单细胞蛋白组学领域加速键
    1月2日,佛山奥素博新科技有限公司(以下简称奥素科技)宣布完成近亿元A轮融资。本轮融资由鲁信创投领投,老股东启明创投、线性资本、同创伟业等持续加码,凯乘资本(WinX Capital)担任财务顾问。本轮融资后,奥素科技将进一步加速在单细胞蛋白组学领域的商业化推广,提供差异化的产品和服务,填补实验室样本预处理、功能发现及验证等需求的空白,力争将中国制造的先进生命科学仪器推向全球市场。奥素科技成立于2021年,具有全球领先的有源数字微流控液滴操控平台,在两年多时间内已连续获得四轮融资,股东包括诸多顶级VC及知名产业投资人。公司推出的第一款商业化产品Boxmini™ SCP,是全球首款全流程微流控片上单细胞蛋白组学样本前处理工具,高效协助用户实现高通量、快速、精确的微量样本控制,一站式完成复杂的单细胞蛋白质样本前处理工作,且对无标记和TMT标记处理方案均可适配,产品推出后备受市场关注。对于本次融资,奥素科技创始人兼CEO马汉彬博士表示:“将消费电子半导体技术引入到生命科学领域,奥素团队已经完成了0到1的积累:特别是在单细胞蛋白质组学样本前处理应用场景,我们通过有源数字微流控微芯片上纳升样本精准操控及全流程集成能力,获得了海内外多位头部PI的认可并产生了对整个领域有促进意义的实验结果;在单细胞多组学、微生物及合成生物学等其他领域,奥素也将与不同的下游伙伴携手前行,加速新产品的开发及商业化落地。我们将在新老股东的支持下,利用产品技术优势,迅速开拓海内外市场,以单细胞蛋白质组学产品为突破点,通过开放式数字微流控共享平台打造半导体技术的生物芯片生态,让生命科学实验室及医疗检验自动化快速迈入消费电子时代。”此前,在仪器信息网第六届细胞分析网络大会(iCCA2023)的【单细胞分析技术】专题会场中,马汉彬研究员分享《 基于有源数字微流控的单细胞分选和操控系统》的主题报告。(详情点击)马汉彬 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 研究员马汉彬研究员课题组也在2023年成功研发出了一套基于大面积薄膜晶体管开关阵列的有源数字微流控平台,在Analytical Chemistry发表并被选为当期的封面论文。(详情点击)本轮领投方,鲁信创投副总经理邱方表示:“鲁信创投作为国有控股的专业创投机构,一贯秉持以创业投资形式,支持我国自主的研究平台、仪器设备成果应用转化,将实现我国高水平科技自立自强的任务放在首位。奥素科技掌握有源数字微流控的核心底层技术,有潜力将实验室自动化推进到一个全新的局面,形成新的研究平台。公司推出的单细胞蛋白组学产品,为单细胞多组学等前沿研究提供先进工具,在包括鲁信已投企业在内的下游客户中引起强烈关注,体现出国产科学仪器的高水平自立自强,即将迎来新的局面。鲁信创投将支持奥素科技,打好科学仪器设备国产化攻坚战。”启明创投合伙人陈侃表示:“启明创投作为上轮领投方,已连续两轮增资奥素科技。公司凭借强大的研发能力和优秀的执行力,快速的推出了单细胞领域的尖刀产品,面向一片蓝海市场。我们对公司未来充满信心,继续助力公司海外市场的商业化,期待奥素科技将“中国智造”先进科学仪器推向世界。”线性资本董事总经理郑灿表示:“线性资本作为天使轮领投方,坚定认为投资要找到正确的人。我们亲眼见证了马汉彬博士从一名科研工作者向现代企业家的转变。马汉彬博士的为人、科学素养、前沿视野和企业家精神令我们印象深刻。在他带领下,公司首先推出了具有划时代意义的单细胞蛋白质组学解决方案,为全球蛋白组学领域研究再填一把火。我们本轮继续增持,推动奥素科技向先进科学仪器标杆企业迈进。”同创伟业北京医药基金合伙人郗砚彬表示:“我们始终认为,奥素科技的数字微流控芯片系统,有望成为下一代生命科学微反应器的关键载体,持续为科学研究、医药工业等提供创新解决方案。公司的单细胞蛋白组学产品,将蛋白组学研究推进到了切实可行的单细胞颗粒度,使客户能够不再受工具所限,以全新的角度验证所知和探索未知。我们本轮继续增持,期待奥素科技能够让先进技术在应用层面全面开花。”凯乘资本创始合伙人邹国文表示:“凯乘资本很荣幸连续第三轮担任奥素科技融资的财务顾问,见证了奥素从初创、一路飞速发展及商业化;作为数字微流控行业头部企业,奥素能够穿越市场周期,在不到三年的时间连续获得四轮融资,充分体现了资本端对公司的高度认可。期待奥素在下游领域的进一步拓展,成为世界领先的生命科学工具企业。”关于鲁信创投:鲁信创投是山东省鲁信投资控股集团有限公司控股的省内最大、国内具有重要影响力的专业创投机构,是国内资本市场首家上市的创投机构(股票代码:600783.SH)。成立20余年以来,管理运作各类基金已达40余只,基金规模约200亿元,覆盖医疗健康、军民融合、先进制造、电子信息、新能源、新材料等细分产业,境内外上市公司40余家,在医疗健康领域先后投资了思路迪、硅基仿生、中科新生命、爱博泰克、唯迈医疗、美东汇成、英赛斯、荣昌生物等一批优秀企业。
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