Direct DIA：无需谱图库的高效蛋白质组分析流程

在蛋白质组学研究中，数据非依赖性采集（Data-Independent Acquisition, DIA）因其高通量、重现性强、数据完整性好等优势，正在迅速取代数据依赖性方法，成为主流技术之一。尤其是近年来兴起的Direct DIA（Library-Free DIA）模式，更是在不依赖谱图库的前提下，实现了蛋白质组的高精度鉴定与定量，极大地降低了技术门槛并提升了数据处理效率。

 

一、什么是Direct DIA？

Direct DIA，即无需构建外部DDA谱图库的DIA数据分析方式。它跳过了DIA流程中先行进行数据依赖性采集（DDA）建库的步骤，而是直接将DIA原始数据与参考蛋白数据库进行比对，实现肽段识别与定量。这一过程主要依赖先进的谱图预测算法、深度学习模型以及FDR控制技术，已逐步发展为一套成熟、标准化的蛋白质组学分析流程。DIA通常包括“先DDA建库、后DIA分析”两个阶段，流程复杂、成本较高且谱图库覆盖范围受限。而Direct DIA则通过算法模型自动预测肽段碎裂谱图，或从原始数据中构建内生谱图库，省去了建库步骤，从而显著简化了整体实验流程。

 

二、Direct DIA的技术支撑基础

Direct DIA的实现依赖于三个关键技术环节：

1、深度学习预测谱图

近年发展出的谱图预测工具，如Prosit、DIA-NN和FragPipe等，已能够根据肽段序列精准预测其在质谱中的碎裂模式。这些工具通常基于深度神经网络，能够输出高质量的拟谱图，用于替代传统实验获得的真实谱图，实现高精度匹配和定量。

 

2、严格的FDR控制与统计学建模

Direct DIA分析流程内置多层FDR控制策略，包括伪靶数据库（decoy database）设计和多重假设检验机制，以确保在无需外部谱图库的情况下仍能保持肽段和蛋白鉴定的高可信度，常规分析中FDR可严格控制在1%以内。

 

3、高性能并行计算支持

由于Direct DIA需要处理大规模DIA碎片数据和复杂模型计算，通常依赖GPU并行计算或高性能计算集群，显著提高数据分析效率。这一特性使其特别适用于大样本量、多条件对比或临床队列研究。

 

三、Direct DIA的核心优势

1、降低实验前期负担

DIA需先进行多次DDA实验用于建库，既耗时又增加样本消耗。Direct DIA免除建库流程，只需采集DIA数据，即可开展后续分析，显著压缩了实验周期与资源投入。

 

2、提升分析一致性与重现性

由于Direct DIA不依赖特定实验条件下构建的谱图库，其分析过程标准化程度更高，有效避免了批次间差异和建库偏差，提升了数据的可比性和重复性，尤其适合多中心合作研究。

 

3、保持较高的灵敏度与覆盖度

随着谱图预测技术不断进步，Direct DIA已能在不牺牲鉴定深度的前提下，实现与建库DIA相当甚至更优的性能，尤其在检测低丰度蛋白、变异肽或修饰肽方面表现出色。

 

4、更适用于复杂或非标准样本

对于临床体液、FFPE组织、环境样本等难以稳定建立高质量谱图库的样本类型，Direct DIA提供了更灵活的解决方案，具备更强的适应性和推广性。

 

5、成本控制更优，易于标准化推广

通过简化实验流程、减少建库成本与数据处理复杂性，Direct DIA为广大科研实验室提供了高性价比的解决方案，也为蛋白组学在临床转化中的大规模应用铺平了道路。

 

四、Direct DIA的应用潜力

Direct DIA在多个研究方向中展现出极强的适应性与拓展性：

 

• 肿瘤和代谢疾病研究：适合分析复杂临床样本，助力发现差异表达蛋白与潜在生物标志物；
• 药物作用机制探索：可用于高通量药物处理组的蛋白谱监测，揭示调控路径变化；
• 长期队列研究：分析流程标准、数据重现性高，适合多时间点或多中心样本比较；
• 多组学联合分析：Direct DIA输出数据结构化程度高，便于与转录组、代谢组等数据整合，进行系统生物学建模。

 

Direct DIA不仅极大简化了实验流程，还提升了分析效率和数据质量，为科研人员在复杂样本、大规模队列和临床转化研究中提供了更具可行性的技术路径。百泰派克生物科技整合了先进的质谱仪器平台与深度优化的数据分析流程，提供全流程的DIA定量蛋白质组学服务，覆盖从样本处理、质谱采集到数据解读的每一个环节。

 

百泰派克生物科技特色项目

 

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

 

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

 

 

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

 

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

 

 

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

 

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

 

 

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

 

 

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

 

 

百泰派克生物科技七大检测平台

 

 

 

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!