聚焦 Stellar 质谱平台|DIA→PRM 无缝转化,临床 LDT与前沿组学全场景蛋白质组解决方案

2026-05-12 15:30:07, 飞飞 赛默飞色谱与质谱分析


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范茹婷

精准医学高速发展当下,高性能质谱仪器是蛋白质组深度研究、临床方法转化、标志物精准验证的核心基石。Stellar™ 高性能质谱平台凭借超高灵敏度、稳定性与方法兼容性,打破传统组学技术壁垒,串联从基础科研到临床落地、全景筛选到靶向精准定量、常规样本到组学前沿全链条应用,成为当下转化研究与临床检测的核心利器。

依托强大的硬件性能与定制化方法体系,我们以Stellar™为核心,搭建多元化、可落地的蛋白质组整体解决方案,全面覆盖各类热门研究方向与临床刚需场景。


01

核心优势:Orbitrap™ Astral™ LFQ DIA 数据一键转化靶向 PRM

依托 Stellar™ 优异的靶向检测性能,轻松实现Orbitrap™ Astral™ LFQ DIA 非靶向数据向靶向 PRM 精准转化

先通过 DIA 完成无偏向、大规模蛋白全景筛选,快速锁定差异候选标志物;再依托 Stellar™ 高特异性优势,快速搭建优化 PRM 靶向方法,完成样本大批量验证与精准定量。

流程简化、周期缩短、数据重现性更强,完美解决标志物筛选到验证脱节难题,大幅提升靶点验证与机制研究效率。

图1 基于 Skyline®软件与 PRM Conductor工具,在 Stellar™ 质谱上构建高通量 PRM 方法的完整工作流程


02

临床体液研究升级,助力疾病机制与 LDT 方法开发

以 Stellar™ 稳定定量能力为支撑,深耕临床疑难样本检测:

CSF 脑脊液疾病全覆盖研究

依托超高灵敏度,深度解析脑脊液微量低丰度蛋白,为中枢神经系统疾病分型、病程监测、机制挖掘提供高质量组学数据支撑。

研究[1]流程: Orbitrap™ Astral™ DIA 全景发现 → Proteome Discoverer™ + CHIMERYS™  搜库 → Skyline → PRM Conductor™ 一键生成高通量 PRM 方法 → Stellar™ 靶向定量。(图2)

25 分钟内实现 >800 条肽段、300多种CSF 内源蛋白PRM靶向定量。在CSF 复杂基质中达到 amol 级定量限(LOQ),最低检出2.441 amol(图3)。利用PRM Conductor™ 将 DIA 数据1 小时内完成大规模靶向方法构建,大幅提升研发效率。基质耐受性优异,CSF 从 100% 至 1% 系列稀释,信号响应线性良好,稀释至1% 仍稳定检出(图4)。使用Adaptive RT™ 功能对不同流速下保留时间漂移自动校正,保证临床大队列检测稳定性与重复性(图5)。

图2靶向方法构建工作流程与方法建立时间轴(点击查看大图)

图3 (A) 22 条肽段的定量下限(LOQ)(B) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 的标准曲线,其 LOQ 为 2.441 amol (C) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 2.44 amol 浓度色谱图(D) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 9.76 amol 浓度色谱图(E) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 39.06 amol 浓度色谱图(点击查看大图)

图4 (A) 肽段 GSTEQDAASPEKEK 重复进样的峰面积及实际响应表格(B) 30% 稀释度下的色谱图(C) 1% 稀释度下的色谱图(D) 空白样本的色谱图(点击查看大图)

图5肽段 LGEVNTYAGDLQK 在不同流速下的表现(A) 流速 0.2 μL/min (B) 流速 0.25 μL/min(未开启 Adaptive RT)(C) 流速 0.25 μL/min(开启 Adaptive RT) (D) 流速 0.3 μL/min(开启 Adaptive RT)(点击查看大图)

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血浆蛋白质组,定制炎症性肠病临床 LDT 方案

结合 Stellar™ 精准定量特性,开展临床 LDT 方法开发与优化。保留更多功能性低丰度蛋白,简化前处理流程,兼顾合规性与实用性,为炎症性肠病临床筛查、辅助诊断打造标准化检测体系。

研究[2]中的样本为未经高丰度去除、未经肽段富集的人血浆,仅做常规酶解、脱盐处理,研究基于Stellar™ 质谱搭建超高通量 PRM-MS 平台,开发包含57 种血浆蛋白(含21 种 FDA 获批标志物)的健康监测 Panel(HSP),在日通量 100–300 样本梯度下完成方法优化,最终以180 样本/天通量对1002 例炎症性肠病(IBD)队列(493 例患者 + 509 例对照)进行临床验证(图6);结果显示方法线性优异、重现性高,MS3 可显著提升灵敏度与特异性,靶向结果与 ELISA 高度相关(r=0.907),成功验证CRP 与 A1AG1为 IBD 标志物,证明 Stellar™ 可实现高通量、高稳健性的临床蛋白组学标志物验证(图7)。

图6 A. 受试者血浆样本随机化分组处理流程示意图B. 患者样本与质控样本的板位排布。质控设置为三个浓度水平:高、中、低(分别为每 300 ng 血浆中含 120、40 和5 fmol SIL 肽)(点击查看大图)

图7 IBD 患者血浆中,基于 PRM-MS 的 CRP 分析结果与基于抗体的 ELISA 检测结果(单位:ng/ml)的相关性(n=91),Spearman 相关系数 = 0.907,p<0.0001,95% 置信区间为 0.8603–0.9384(点击查看大图)

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富集血浆 + PQ500 精准定量

搭配血浆蛋白富集技术,结合 PQ500 绝对定量体系,依托 Stellar™ 超强定量稳定性,实现低丰度蛋白精准绝对定量,满足临床科研高标准数据要求。

研究[3]基于Thermo Scientific™ Stellar™  质谱,结合Adaptive RT (自适应保留时间)与PQ500 重标肽,在30 分钟梯度内实现 >1600 个肽段前体离子的超高通量靶向 PRM 定量分析,在疾病血浆中检出292 种内源蛋白,94% 肽段 CV<25%、90% 肽段 R²>0.9,并借助MS3 采集模式可以有效提升低丰度肽段信噪比(图 8),额外鉴定出约 10.3% 的蛋白与 7.3% 的肽段(图9)。成功在结直肠癌血浆中筛选出29 个显著差异蛋白(图10),为临床血浆高通量靶向蛋白质组与疾病标志物开发提供可规模化的高效方案。

图8采用 MS2 与 MS3 方法,对同一份阿尔茨海默病(AD)血浆样本中的肽段 YLDWIHGHIR 进行分析(点击查看大图)

图9以 PQ500 重标肽段为参照标准,对内源性蛋白进行检测(点击查看大图)

图10 健康供体与结直肠癌患者血浆蛋白比较的火山图(点击查看大图)

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03

前沿热门组学全覆盖,解锁高阶科研方向

围绕多元化科研需求,基于 Stellar™ 平台拓展多前沿特色组学服务:


免疫肽组学

深度挖掘免疫抗原肽段,解析免疫调控、肿瘤微环境与免疫应答机制,赋能肿瘤免疫、抗体及疫苗研发。Stellar™ 可实现 13 分钟超高通量分析,1 amol 超高灵敏度,tMS3 采集模式可以提高信噪比。是肿瘤、自身免疫病靶向免疫肽组的首选平台[4]

图11使用 W6/32 抗体从 HCT-116 细胞中富集 I 类 MHC 肽段,经净化后,加入 48 条重标 AQUA 肽段,制备浓度范围为 1 amol 至 100 fmol 的系列稀释样本,通过Stellar平台进行检测(点击查看大图)

图12重标肽(A、B、C 分别对应 100 fmol、0.1 fmol 和 1 amol 的加标浓度)与轻标肽(D、E)在重标肽稀释系列中的表现(点击查看大图)

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单细胞 / 微量蛋白上样分析

突破样本限制,凭借 Stellar™ 超高检测灵敏度,适配单细胞、微量穿刺样本、低含量特殊组织,攻克微量样本蛋白检测瓶颈。

利用 Stellar™ 质谱的线性离子阱特性,可实现GPF-DIA (气相分级)发现到 PRM 靶向定量的无缝衔接,无需高分辨质量分析器。方法灵敏度高:可在1 ng 级蛋白上样量、低至 10 pg 的肽水平下实现准确定量。研究[5]成功用于区分 IL-2 和 IL-15 刺激的免疫细胞。这套工作流程和传统的高 pH 反相分级(HPRP-DDA)建库方法相比,不仅简化了流程,更关键的是在极低样本量条件下依然能覆盖大量潜在 PRM 靶点,为流式分选得到的微量免疫细胞乃至单细胞样本,提供了一套可落地的靶向蛋白质组学解决方案。

图 13 展示了基于 Stellar™ 质谱的微量样本靶向 PRM 方法开发流程,核心亮点是通过 GPF-DIA 翻译库策略,实现了从非靶向 DIA 数据到靶向 PRM 方法的无缝衔接,尤其适配微量乃至单细胞级样本的分析需求(点击查看大图)



化学蛋白质组学

专属化学蛋白质组学定制化方案,助力小分子-蛋白互作、药物靶点鉴定、药物作用机制研究。

研究[6]依托 Stellar™ 质谱,搭建了超高通量化学蛋白质组 PRM 筛选体系:单日可检测 180 个样本,有效梯度 3.5 分钟、总时长 7.5 分钟,可靶向定量 27 种转录因子(97 条肽段)。借助 PRM Conductor 快速建库与保留时间动态校正,在高通量条件下保证了数据质量;并验证了 dBET6、M-1121、(R)-SKBG-1 等药物对 BRD2/3/4、MEN1、NONO 等靶点的特异性调控,适用于药物靶点筛选及 PROTAC 化合物功能验证。

亲电性化合物 (R)-SKBG-1 可靶向结合 RNA 结合蛋白 NONO 的 C145 位点,抑制致癌转录因子功能、遏制癌细胞增殖。研究将其设为阳性对照开展 PRM 筛选,结果表明:(R)-SKBG-1 处理后,仅携带 C145 位点的 NONO 肽段信号显著下调,其余 NONO 肽段无明显改变;提取离子流图显示该特异性肽段信号近乎完全消失,火山图也印证了其他肽段无显著差异。

该高通量 PRM 平台特异性好、效率优异,可为小分子药物作用机制研究、靶点确认及候选化合物筛选提供稳定可靠的技术支撑。

图 14. (R)-SKBG-1 处理后 NONO 肽段的 PRM 定量结果(点击查看大图)


Stellar™不仅是一台高性能质谱仪器,更是一套覆盖基础研究、靶点发现、标志物验证、临床 LDT 开发、前沿机制探索的全链路蛋白质组解决方案。它凭借超高通量、超高灵敏度、稳定可靠的核心优势,让蛋白质组学研究更高效、更贴近临床,有力支撑高质量科研突破与临床转化。

未来,Stellar™质谱平台将持续深耕技术创新,助力更多疾病机制被揭示、更多生物标志物落地、更多临床检测方法从概念走向应用,为精准医学、创新药物研发与前沿生命科学研究提供稳定、高效、领先的核心支撑。

参考文献:

[1] Rogers W, Maity S, Paramo Y X P, Tom E, Anania V G. Development of a highly multiplexed PRM method on the Stellar MS to reduce instrument time and broaden CSF proteome coverage. Thermo Fisher Scientific, 2025.

[2] Fu Q, et al. Development and Clinical Evaluation of a Multiplexed Health Surveillance Panel Using Ultra High Throughput PRM-MS in an Inflammatory Bowel Disease Cohort. Angew Chem Int Ed Engl. 2025. doi: 10.1002/anie.202507610

[3] Li Q, Jacob CC, Remes PM, Deyarmin J, Samra S. Unlocking biological insights with the Stellar mass spectrometer for Adaptive RT-enhanced quantitative proteomics for plasma biomarker analysis. Thermo Fisher Scientific Technical Note TN-004326, 2025.

[4] Casavant E, Heil L, Jacob C, et al. Ultra-sensitive absolute quantitation and high-throughput method development for immunopeptidomics using the Stellar mass spectrometer. TN-003539. Thermo Fisher Scientific, 2025.

[5] Shannon AE, Heil LR, Jacob C, et al. Rapid assay development for low input targeted proteomics using a versatile linear ion trap[J]. Nature Communications, 2025, 16(1): 2715. DOI: 10.1038/s41467-025-58321-7.

[6] Heil LR, Larsen B, Yang K, et al. Ultra high throughput chemoproteomics screening on the Stellar mass spectrometer.Proceedings of the 73rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, Baltimore, MD, USA, 2025.


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