如何提高空间蛋白组学的灵敏度和覆盖度？

空间蛋白组学融合了蛋白质组学与组织空间信息，其目标是在亚细胞甚至亚组织层面，实现蛋白质表达与定位的高分辨率映射。在癌症微环境、神经退行性疾病、发育生物学等领域，空间蛋白组数据可揭示传统bulk蛋白质组无法捕捉的生物学规律。

然而，空间蛋白组学面临的两大核心挑战是：

 

• 灵敏度不足：组织中某些关键蛋白表达极低，易被忽略；
• 覆盖度有限：样本量小导致蛋白谱不完整，影响生物学解释。

 

提升灵敏度与覆盖度，是确保空间蛋白组学研究质量的关键。

 

一、样本制备优化：从源头减少蛋白损失

样本制备是影响蛋白检测灵敏度的首要因素。在空间蛋白组学中，常涉及微量样本（如激光微切、FFPE组织切片等），蛋白含量极低。因此必须从取材到裂解全流程精细化操作。

关键策略：

 

• 低吸附耗材和试剂：选用低蛋白吸附的EP管和移液枪头，减少蛋白吸附损失。
• 优化裂解缓冲液配方：针对FFPE或冻存组织，使用含有SDS、urea或脱交联剂的裂解液，提高蛋白释放效率。
• 采用SP3磁珠法富集：SP3方法已被证实在微量蛋白处理中的高回收率、高重现性，适合空间蛋白组样本处理。

 

二、质谱平台升级：选择高分辨率、高灵敏度仪器

空间蛋白组学对质谱平台提出极高要求，需要在有限进样量下识别更多蛋白。常见策略包括使用超高灵敏度的Orbitrap系列仪器，结合前沿的数据采集模式。

1、仪器平台推荐：

 

• Orbitrap Eclipse Tribrid：结合三重质量分析器架构，适用于微量样本的深度分析；
• timsTOF SCP（Bruker）：专为低样本量设计，搭载PASEF加速技术，可在<1ng蛋白中检测3000+蛋白；
• Exploris 480/240 + FAIMS Pro：通过FAIMS技术实现离子筛选，提高低丰度蛋白的识别概率。

 

2、采集模式优化：

 

• DIA（Data-Independent Acquisition）：相比DDA，DIA可在重复性更高的前提下显著提高蛋白识别数量，尤其适用于微量样本；
• BoxCar 或 Boosting 技术：通过信号增强策略提高低丰度蛋白的检测能力；
• 微流控LC-MS接口（nanoLC）：极大增强进样效率和电离效率，是空间蛋白组的常规配置。

 

三、空间定位技术融合：助力高分辨率空间分布图谱

传统蛋白组学缺乏空间信息，因此空间蛋白组常需与影像辅助标记技术结合，如：

 

• 免疫荧光引导微区采样（IF-guided Microdissection）
• 成像质谱（Imaging MS）
• CODEX/ImmunoSABER等空间多重免疫标记技术

 

这些方法可实现特定区域（如肿瘤边缘、免疫细胞聚集区）的定向蛋白组分析，提高空间信息的精度。

特别是激光微切（Laser Capture Microdissection, LCM）结合质谱分析，已成为空间蛋白组的重要手段。但LCM后的样本常极微量（<100个细胞），需结合jízhì灵敏度的质谱平台和富集策略。

 

四、数据分析与数据库支持：提高鉴定率与定量精度

即使获取了高质量的质谱原始数据，分析方法的先进程度也会显著影响最终的蛋白质识别量和定量精度。

推荐策略：

 

• 构建组织特异性的蛋白质参考库：结合转录组、参考谱库提高识别率；
• 采用深度学习辅助搜索算法：如DIA-NN、MSFragger等工具可提升低丰度蛋白鉴定能力；
• 批量样本归一化处理：避免技术偏差掩盖真实生物学差异。

 

五、总结：提升空间蛋白组学灵敏度与覆盖度的全流程优化路径

环节	提升策略
样本制备	微量SP3富集、低吸附材料、优化裂解条件
质谱平台	高灵敏质谱仪（如Eclipse、timsTOF SCP）、nanoLC系统
采集模式	DIA、BoxCar、Boosting、FAIMS技术
空间引导	激光微切、免疫标记、成像质谱结合
数据分析	深度学习搜索引擎、定制参考库、多层次归一化

 

作为国内领先的质谱服务商，百泰派克生物科技已建立覆盖样本处理—质谱检测—数据分析—科研支持的空间蛋白组学服务平台，支持从小鼠组织到临床样本的全流程研究，致力于为科研人员提供灵敏度更高、覆盖度更广、空间信息更准的解决方案。若您正在探索空间蛋白组的潜力，欢迎联系我们获取试验方案与技术支持。

 

 

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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!