干货 | 临床样本数字化管理应该如何做？看完秒懂~

生命科学研究的现况

21 世纪对于生命科学研究来说已经进入非常关键的时期。从20世纪末到本世纪初生命科学领域已经完成很多的重大科研进展，为人类的健康、生命奥秘的探索作出了巨大的贡献，其中非常重大的研究包括：人类基因组计划，干细胞研究，克隆技术的发展...
 

图1 | 生命科学领域热门杂志

 

从近十年的生命科学研究技术来看，有几个词相信已经被广大的科研工作者所关注：基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学，而这些组学我们又称之为系统生物学。这些技术的发展离不开一些高端的检测设备，小编提供了几张图片，大家是否觉得非常熟悉呢？

 

图2 | 基因测序仪及蛋白/代谢质谱仪 

上面：适用于基因组学、转录组学的测序仪

下面：适用于蛋白组学、代谢组学的质谱仪
 

小编提到的这些研究进展、各类研究技术、先进的仪器设备等对于生命科学领域的研究来说提供了强大的武器。在拥有这些强大的武器之前，我们需要先把我们的研究材料准备好，就如古人常说的「巧妇难为无米之炊」。

 

样本常规的保存方式

 

对于临床样本而言，每一份样本都是无比珍贵，为了人类的生命健康的研究提供了最真实客观的素材。但现阶段有效的保存这些珍贵的临床样本，基本上离不开下面的几种方式：

1. 石蜡包埋的组织样本；

2. 甲醛固定的组织样本；

3. -80℃ 冰箱、液氮保存的组织样本；

 

目前在样本储存面临的问题

 

小编曾经作为一线的科研技术服务销售人员，经常会去一些医院、高校各类科研实验室。每次去拜访客户，总是会对着一排排的超低温冰箱感叹：一年比一年多；每次到客户那边取样，都会帮客户一起里三层外三层的找需要做实验的样本；每次一个课题项目做完，公司的样本管理人员就开始不断的催促给客户返样。但是老师的一句话：「小张，可否帮忙再帮忙保存一段时间，单位的冰箱装满了，暂时没地方存了」，很多时候真心不忍心拒绝客户的请求，都太难了  ...

 

样本储存面临的问题有哪些？
 

1. 常年的样本累计，超低温冰箱不够用，液氮保存也存在很大的压力；

2. 超低温冰箱间歇性的出问题，导致样本出现反复冻融；

3. 样本的量，样本的复杂性给样本管理带来很大的困难；

4. 样本超低温保存成本太高；

5. 石蜡和甲醛的保存方式，对于病理检测还好，但对于高通量测序来说带来很大的挑战…...

 

图3 | 运用于大量样本管理的超低温冰箱

 
 

临床样本的数字化管理
 

随着各类高通量技术的发展，已经为临床样本数字化管理提供了切实可靠的方案。目前已经有很多的临床科研工作者提出了「临床样本数字化管理」的概念。

 
 

目前可用于临床样本数字化管理中的技术：
 

1. 基因组测序：可以有效的将临床样本的基因信息提取，并进行分析研究或存储。

2. 转录组测序：可以有效的将临床样本的RNA信息提取，并进行分析研究或存储。

3. 蛋白组测序：可以有效的将临床样本的蛋白质信息提取，并进行分析研究或存储。

4. 更多的组学技术…

 

新一代 DIA 蛋白组技术助力临床样本数字化管理

 

作为后基因组计划，蛋白质组 (proteome) 研究是其中一个非常重要的内容。蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。而蛋白组学经过近10年来的发展，特别是随着高分辨质谱技术的发展，蛋白组学的技术也不断的革新，越来越多的科研工作人员加入到蛋白组学的研究热潮中。

 

从最早的 2-D 电泳技术到基于 LC-MSMS 的蛋白定性、从 Labelfree 技术到标记定量 SILAC/iTRAQ/TMT 技术、以及时下备受推崇的 DIA/SWATH 技术及 PRM/MRM 技术。每一次的技术革新，都给我们这些研究蛋白组学的「莘莘学子」们开拓一片新的领域。

 

DIA 技术作为高分辨质谱的新一代蛋白组学技术，在2018年，《自然》将 DIA/SWATH 列为最值得关注的生物技术之一。DIA 技术先是利用常规 DDA 质谱检测技术分析建立本地的蛋白谱图库，然后采用 DIA 方法进行质谱数据采集，从而实现对样品中蛋白质的定性及定量。不同于传统的DDA技术，DIA 技术将质谱整个全扫描范围分为若干个窗口，高速、循环地对每个窗口中的所有离子进行选择、碎裂、检测，因此可以无遗漏地获得样本中所有离子的全部碎片信息，数据利用度大大提高，缺失值更少。

 

因此，对于临床样本的数字化管理来说无疑是起到非常重要的推动作用。DIA 技术可以有效地将临床样本中的蛋白信息通过质谱手段高度完整的保存下来，即使当前我们无法解析出所有质谱数据，但是一旦蛋白的谱图库得到完善，那么可以将 DIA 扫描出来的质谱数据进行反复的解析，不断的挖掘新的信息，从而达到真正的临床样本合理高效的利用。DIA 蛋白组学技术流程如下图：

 

 

基于 PCT-DIA 的石蜡/甲醛组织样本的全蛋白组解决方案

 

多数临床样本为了能够长久保存，通常是经过福尔马林固定、石蜡包埋的坚硬的柱状组织，基于传统的蛋白质组学计划很难有效的将样本的蛋白/肽段富集起来并做后续的蛋白组组学研究，所以此类样本的前处理难度很大程度上影响了临床组织样本的研究。

 

鹿明生物基于此现状，联合了国内知名蛋白组学方法学研究专家共同攻克这一难题，目前鹿明生物已经建立了一个非常高效的 PCT-DIA/SWATH 标准化流程。本套流程除了适用石蜡包埋组织、甲醛固定组织外，还可以针对临床活体穿刺样本、少量的细胞样本（50 万级）等微量样本，其样本灵敏度已经可以达到 1mg。PCT 技术的初衷是：用最有限的珍贵样本，解析出更多的蛋白组信息，探索更深层次的生物学问题。
 

 

蛋白组学技术发展历程：

 

● 2D-电泳技术：利用凝胶电泳技术将蛋白进行有效的分离和定量，然后结合 MALDI-TOF/TOF 质谱仪对分离好的蛋白进行鉴定。

 

● LC-MS/MS 复杂蛋白鉴定：通过高效液相色谱的分离机制，结合串联质谱的解析，对复杂样本的蛋白信息进行解析。本技术适用于：Co-ip、Pull down 等技术富集到的混合蛋白鉴定。

 

● SILAC 定量蛋白组技术：基于同位素标记定量的标签，结合 LC-MSMS 高分辨质谱进行蛋白质组的定性定量研究。适用对象：细胞样本。

 

● iTRAQ/TMT 标记定量蛋白组：基于同位素标记定量的标签，结合 LC-MSMS 高分辨质谱进行蛋白质组的定性定量研究。适用的对象：所有生物样本。

 

● DIA 蛋白组学技术：区别于传统的蛋白组学基于质谱的 DDA（二级质谱选择性扫描）扫描方式，DIA 技术利用其独特的 DIA 全扫描方式，可以有效的将样本中的所有蛋白信息进行解析。

 

● 传统靶向蛋白组学技术：基于抗体的 WB、Elisa 技术。

 

● PRM靶向蛋白组学技术：基于质谱的靶向蛋白组学研究，克服了目的蛋白验证对抗体的依赖，同时可以高效的对多个（几十个）蛋白进行精准的定量。

 

●更多蛋白组学技术….详情请关注鹿明官网