ASMS 2026速递 | 第三代全新ZT Scan DIA采集技术，赋能高通量精准定量蛋白组分析

背景介绍

数据非依赖性采集（DIA）因有效降低数据采集随机性、提升定量可靠性，已广泛应用于大样本量蛋白质组学研究。其首个商业化成功范例为SWATH DIA，最早搭载于SCIEX TripleTOF 5600平台。第二代SWATH技术引入依据样本复杂度调节的隔离窗口策略，在不延长循环时间的条件下增强前体离子选择性。第三代Zeno SWATH DIA进一步整合Zeno Trap技术，通过提高占空比显著提升灵敏度与蛋白质组覆盖深度，同时降低上样量与基质效应，延长仪器使用寿命。

图1. SWATH、Zeno SWATH和ZT Scan DIA原理图比较；(a) SWATH原理，离子在连续的窗口中依次被隔离和碎裂，每个窗口在 m/z维度上有少量重叠。由于在Q2碰撞池中进行隔离、碎裂和碎片离子排空需要时间，DIA序列完成一个周期所需的时间相对较长。(b) Zeno SWATH允许更短的循环时间，因为排空Q2所需的时间以及一般的离子损失都因使用Zeno阱进行离子捕获而减少。(c) ZT Scan DIA模式，其中Q1四极杆快速扫描前体离子空间，从而能够利用碎片离子信号在保留时间和m/z×时间域上的相关性。(d) SWATH 和Scanning DIA中在四极杆和TOF脉冲器区域的离子处理方式。 (e) 描绘了在Zeno SWATH和ZT Scan DIA中，离子如何利用Zeno阱和IQ3以脉冲方式从四极杆区域被eject。

全新ZT Scan DIA技术采用连续扫描四极杆模式替代传统离散窗口采集：Q1在DIA采集中连续扫描，前体离子经碰撞池解离后由TOF完成多次二级质谱检测。每个碎片离子通过强度、质荷比、色谱保留时间及Q1窗口位置四维表征，通过分析碎片离子强度随Q1窗口位置的变化，实现二级谱图信号与特定前体离子的精确关联。此外，Q1维度的引入有助于识别并排除污染物、加合物、离子损失及修饰肽段衍生物等干扰，显著提升数据质量与定性可靠性。

文章结果显示相较于传统蛋白质组学分析流程，ZT Scan DIA采集显著提升了前体离子的鉴定数量（增幅达30%–40%），并同步增强了蛋白质的整体鉴定深度与定量精确性。ZT Scan DIA有效消除了定量偏差，尤其体现在对复杂多物种混合样本的解卷积分析中，展现了其在多平台、中高通量样本检测中的优异适用性。该方法的建立为高定量精度、低样本起始量及高通量需求的前沿蛋白质组学研究提供了可靠的技术支撑。

研究内容

ZT Scan DIA技术通过Q1四极杆以设定扫描速度与隔离窗口宽度控制前体离子驻留时间，离子经Q2碰撞解离后由Zeno阱捕获，并以1500Hz高频脉冲释放至飞行时间质量分析器。该脉冲机制显著提升TOF占空比，尤其增强低质荷比离子的检测覆盖，构成方法高灵敏度的核心基础。基于此，SCIEX发布了三种优化采集方案，分别适配高通量、深度覆盖及微量样本等实验场景，用户可根据分离时长（>4.5s、1–4.5s、≤1s）灵活选择扫描速度与Q1窗口组合 (375Da/s-7.5Da、750Da/s-10Da、750Da/s-5Da) ，实现方法性能与实验目标的最佳匹配。

为系统评估ZT Scan DIA性能，该研究在ZenoTOF 7600+平台结合微流速色谱系统，将ZT Scan DIA与Zeno SWATH DIA在匹配关键采集参数的条件下进行平行比较。测试样本为K562细胞酶解产物，分别在15min与7min有效梯度下上样200、50、5及1ng，并在3min快速梯度下测试50与200ng上样量。为适应快速色谱中的窄峰宽，各ZT Scan DIA方法的驻留时间依据色谱峰宽进行调整，并与Zeno SWATH DIA的MS/MS累积时间保持匹配，确保采集效率与方法可比性。

图2. ZT Scan DIA与Zeno SWATH DIA在重复进样中的性能评估；使用K562标准品进行蛋白质组数据采集，在15min和7min有效梯度下，对5ng上样量进行了11次重复进样。

研究评估了Zeno阱离子捕获功能对Zeno SWATH DIA与ZT Scan DIA两种采集模式分析性能的影响。结果显示，Zeno阱关闭时两种方法表现相近，扫描DIA略具优势；而启用Zeno阱后，两种模式的蛋白质鉴定数量均显著提升，增幅达17%–83%，证实Zeno阱的离子捕获与脉冲释放机制在增强检测灵敏度与离子覆盖广度方面发挥关键作用。ZT Scan DIA在低至1ng的微量样本及3min快速梯度条件下，仍可保持优异的鉴定深度与定量稳定性。结合Zeno阱的增强效应，该方法为高通量、低起始量及高时间分辨率的蛋白质组学研究提供了可靠的技术支撑。

图3. ZT Scan DIA与Zeno SWATH DIA的鉴定性能评估；使用K562标准品进行蛋白质组数据采集，分别在15min和7min梯度下，上样量为200、50、5和1ng，以及在3min梯度下，上样量为200和50ng的条件下进行。

在蛋白质组定量分析中，性能评估通常聚焦于两个核心维度：精密度与准确性。该研究采用多物种蛋白质组混合物模型(LFQ-bench策略)，系统比较了ZT Scan DIA与Zeno SWATH DIA在不同比例混合样本中的定量表现。实验结果表明，在定量精密度方面，两种方法的蛋白质组变异系数在所有测试条件下表现相近，ZT Scan DIA并未因追求准确性而牺牲重复性。ZT Scan DIA的显著优势体现在定量准确性的突破性提升。传统DIA方法在处理丰度差异极大的样品时，常面临“比率压缩”效应，即低丰度肽段的定量比率易被高估或低估，导致测量值偏离理论值。ZT Scan DIA通过技术优化有效缓解了这一瓶颈：在极端混合比例样本中，其测得的定量比率更接近理论值，比率压缩现象显著减少；同时，无论在不同样品上样量、不同色谱梯度时间，还是在整个信号强度范围内，ZT Scan DIA获得的定量比率均表现出更小的误差和更高的稳定性。与Zeno SWATH DIA相比，ZT Scan DIA在广泛检测范围内提供了更准确的蛋白质定量，特别是在处理丰度差异极大的样品时，有效克服了传统方法在定量上的主要缺陷，为高精度蛋白质组学研究提供了更具说服力的定量工具。

图4. ZT Scan DIA与Zeno SWATH DIA的非标记定量基准比较；使用按特定比例混合的人、酵母和细菌蛋白质组胰蛋白酶消化物进行多物种蛋白质组（LFQ-bench类型）分析，每种混合物进行三次重复采集，采用三种不同的LC-MS采集条件。

在高通量蛋白质组学应用中，快速梯度分析对数据采集速度与高峰容量匹配度提出了严苛要求。本研究系统评估了ZT Scan DIA在分析流速色谱条件下的综合表现。与传统的Zeno SWATH DIA相比，ZT Scan DIA不仅在肽段鉴定率上有所提升，更重要的是在高通量分析场景下实现了更精确、更可靠的蛋白质定量，在追求分析速度的同时确保了定量质量。在5.2min和3.1min分钟的快速梯度条件下，ZT Scan DIA展现出显著的鉴定优势。相比Zeno SWATH DIA，蛋白质组鉴定数量最高可提升33%，且上样量越高增益越明显。在定量精密度方面，ZT Scan DIA获得的蛋白质组变异系数中值远低于20%。

定量准确性的评估进一步印证了ZT Scan DIA的技术优势。在不同上样量(2µg与0.5µg)的对比实验中，ZT Scan DIA的信号相关性优于Zeno SWATH DIA，这意味着即使在鉴定数量增加19%的情况下，其定量结果在不同样本间的可比性和一致性依然保持更高水平。这一优势有效压缩了定量误差，确保了高通量分析中定量结果的可靠传递，为大规模临床样本分析、药物筛选等应用场景提供了坚实的技术支撑。

图5. ZT Scan DIA提升了ZenoTOF 7600+系统上的高通量蛋白质组学分析；(a-d) 在使用5.25min或3.1min有效梯度、上样量递增的情况下，与优化的Zeno SWATH DIA方法相比，蛋白质组和前体离子的鉴定数量分为三类：三次重复的平均鉴定数、CV≤0.2的鉴定数以及CV≤0.1的鉴定数。(e,f) 所有测试的ZT Scan DIA方法相较于 Zeno SWATH DIA均展现出更高的定量精密度。(g-j) 不同方法在不同上样量下的信号相关性，均使用3.1min有效梯度色谱。

总结

ZT Scan DIA是搭载于ZenoTOF多重碎裂质谱系统的新型数据非依赖性采集方法，其技术优势源于快速扫描Q1四极杆与Zeno阱的协同机制：前者通过动态变化的隔离窗口有效降低信号干扰，实现高特异性筛选；后者通过提升TOF占空比显著增强检测灵敏度。二者结合，使该方法在蛋白质组学分析中展现出卓越的综合性能。在鉴定深度方面，ZT Scan DIA较传统Zeno SWATH DIA实现显著提升。低上样量 (5ng) 与中等通量(7min梯度)场景下，蛋白质鉴定数量增幅达22%–51%；高通量（3.1min梯度）及分析流速条件下，增益稳定超过30%。尤为突出的是，在7min梯度配合1 ng极低上样量的极端条件下增益最为显著，充分彰显其对微量样本分析的独特优势。在定量性能方面，ZT Scan DIA同样表现优异。即便在低上样量条件下，大部分蛋白质的变异系数仍可控制在20%以内，实现精确定量。高通量分析中，该方法在提升鉴定数量的同时，超过40%的蛋白质获得更高的定量精密度，实现了鉴定深度与定量质量的双重突破。

ZT Scan DIA通过扫描四极杆与Zeno阱的深度融合，显著提升了蛋白质组学分析在不同通量模式下的灵敏度与定量精密度。该方法尤其适用于高通量临床蛋白质组学、极低样品量分析及大规模系统生物学研究。