4D无标记定量蛋白质组学分析完整流程指南

在后基因组时代，蛋白质组学已成为解码生命过程、疾病机制及生物标志物发现的重要工具。其中，无标记定量蛋白质组学（Label-Free Quantitative Proteomics, LFQ）凭借其高通量、无需昂贵标记试剂的优势，广泛应用于基础研究和临床转化研究。随着质谱技术的飞速发展，基于4D技术的无标记定量平台应运而生，进一步提升了定量精度、灵敏度和蛋白覆盖度，成为当前主流高端蛋白质组解决方案之一。

 

一、什么是4D无标记定量蛋白质组学？

4D无标记定量蛋白质组学融合了四维分离识别策略，分别是：

1、色谱保留时间（RT）

2、质荷比（m/z）

3、离子迁移率（Ion Mobility, IM）

4、离子强度（Intensity）

该技术基于timsTOF Pro平台与PASEF（Parallel Accumulation–Serial Fragmentation）扫描模式，可在极短的时间内实现高速、高灵敏度的肽段识别与定量，极大提高了蛋白质组的覆盖深度与数据重现性。

 

二、实验流程全解析：从样本到数据

1、 样本准备

（1）样本类型选择：常见包括细胞、组织、体液（血清、血浆、脑脊液）等。

（2）蛋白提取与定量：使用RIPA或SDT裂解缓冲液，高效提取总蛋白，BCA法定量。

（3）酶解处理：采用FASP或in-solution酶解方法，Trypsin酶切效率高且兼容PASEF检测。

（4）脱盐纯化：C18小柱去除干扰物，提高质谱检测质量。

 

2、质谱上机与数据采集

（1）平台选择：Bruker timsTOF Pro 或 timsTOF HT，搭载PASEF扫描模式。

（2）上机条件优化：

 

• LC梯度：90~120 min纳升梯度色谱。
• MS/MS采集速度可达>100Hz。

 

3、数据分析

（1）数据库检索：使用MaxQuant或Spectronaut进行数据处理，UniProt或SwissProt数据库进行匹配。

（2）定量策略：基于MS1层峰面积的LFQ算法，精准反映蛋白丰度变化。

（3）差异分析：结合R语言、Perseus等工具，完成统计分析、火山图、热图等可视化输出。

 

三、4D无标记定量的技术优势

1. 离子迁移增强分辨率

第四维离子迁移时间引入后，可区分传统LC-MS中重叠的肽段信号，显著提升定量准确性。

 

2. PASEF技术实现超高扫描速度

通过并行离子累积与串行碎裂，实现>100Hz的扫描速率，极大提升了蛋白识别数量与数据点密度。

 

3. 高通量、低样本起始量

仅需100~200 ng肽段即可实现深度蛋白质组覆盖，尤其适用于珍贵样本分析，如临床组织、生物液等。

 

4. 无需化学标记，避免批次效应

不同批次样本可分别上机，无需同位素或iTRAQ/TMT标签，降低成本同时提高数据一致性。

 

四、应用场景广泛

研究方向	应用示例
肿瘤学	肿瘤组织vs邻近正常组织差异蛋白筛选，发现潜在标志物
药物作用机制	药物处理前后细胞蛋白表达变化，揭示作用通路
免疫学研究	疫苗刺激后免疫细胞蛋白组响应分析
神经退行性疾病	AD、PD模型中的脑组织蛋白变化监测
微生物与环境组	菌群应答、代谢途径蛋白表达谱分析

 

五、数据分析注意事项

1、数据质量控制建议：

 

• 引入QC样本评估质谱稳定性；
• 检查肽段长度分布、MS1强度分布、识别数饱和度；
• 注意批间效应，建议引入内部标准蛋白辅助归一化。

 

2、差异蛋白筛选标准：

 

• Fold Change ≥1.5 或 ≤0.67；
• p值 < 0.05（可选FDR校正）；
• 至少两个独立肽段支持。

 

六、百泰派克生物科技的优势方案

在百泰派克生物科技，我们整合高分辨timsTOF Pro平台与自主优化的蛋白酶解与清洗流程，提供高质量的4D无标记定量蛋白质组分析服务，具有以下特色：

 

• 高灵敏检测能力：最低可检测至pg级别蛋白。
• 专业生信支持：定制化差异分析、生物通路富集、网络构建一站式完成。
• 经验丰富团队：核心人员具有10年以上蛋白组学研发与服务经验。
• 高质量报告交付：原始数据+统计分析+可视化图表+项目解读报告。

 

随着质谱技术的革新与数据分析算法的优化，4D无标记定量蛋白质组学正成为生命科学研究中的重要工具。其高通量、高灵敏度、无标记、数据兼容性强等特点，使其在基础科研、疾病机制研究与药物开发等领域展现出巨大潜力。如果您正在寻找稳定、可靠、高质量的4D无标记蛋白质组分析服务，欢迎联系百泰派克生物科技。我们期待以专业的技术平台与科学的研究视角，为您的科研工作提供坚实支持。

 

 

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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!