2021-09-11 08:01:32, 景杰学术 杭州景杰生物科技股份有限公司
景杰学术 | 报道
血液是临床中最为常用的检测标本,其中的蛋白质变化作为标志物可以指征多种疾病的发生和进展。从常规体检的谷丙转氨酶,到癌症诊断的AFP、CA125等蛋白指标,都为临床诊断提供了不可或缺的重要信息。近年来,随着质谱技术的进步,通过组学方法来筛选新的血液标志物,已经成为了一个越来越重要的研究和转化应用的方向[1、2]。
利用目前高通量筛选的蛋白质组学技术,在临床病人如肿瘤患者血清中筛选标记物,其思路一般是首先运用大规模的Discovery Proteomics分析方法,对比临床病理样本中的差异目标蛋白,然后使用的Targeted Proteomics(靶向蛋白组)技术针对目标蛋白进行扩大样本的验证,最后使用抗体进行最终的确证。然而,血液因其特殊的蛋白质组成结构,使得其在组学层面上检测一直面临着较大的困难。
图、高通量蛋白质组学筛选血液标志物策略[3]
这主要有两个方面的原因:首先,相比于一般的组织细胞类样本,血液蛋白质含量的数量级跨度更大——可达1012数量级(图1),也就意味着有些蛋白含量很高,而有些蛋白的含量又极低。这种情况对仪器检测能力来说是巨大的挑战。其二,这些蛋白质不但含量差异大,而且分布非常不均匀。在血浆/血清样品中,仅仅血清白蛋白(HSA)这一个蛋白,就占据了全部蛋白约50%的含量;而前22种蛋白的集合,更是占据了全部蛋白99%的含量;剩下上万种蛋白加起来,只占了不到1%的份额。
图1. 血液中蛋白质含量的数量级分布
那么,是否有其他的方式来解决高丰度蛋白的困扰呢?景杰生物“Blood+/PRM2“血液蛋白组定量整合策略,能够显著提高血液等富含高丰度蛋白样品的检测深度和可靠性,实现血液蛋白质组从发现到验证的全流程升级,为血液标志物筛选提供新的强大工具。
“Blood+”高深度检测
“Blood+”血液蛋白质组检测技术,整合了FAIMS离子过滤技术和机器学习标志物筛选方法,能够显著提高检测深度和可靠性,尽可能多的覆盖到低丰度蛋白。FAIMS是一种气态的离子过滤装置,通过电场的作用可以使得某些离子信号被偏转出去,从而降低样品的复杂度,有利于后续质谱对肽段信号的鉴定。根据实际测试的结果,通过FAIMS装置进一步过滤筛选掉高丰度的干扰信号,能够将血液的检测深度从600多提升到1000,提升超过50%的幅度(图2左),同时能够保持良好的定量平行性(图2右)。
图2. 左为使用FAIMS前后的血浆蛋白质鉴定数目;右为使用FAIMS的两次技术重复的平行性分析
基于FAIMS的血液蛋白组检测,相比于传统的方法有一系列的优势。相比于传统TMT的方法,其不受制于标记通道数的限制,适用性更加广泛;相比于传统的DDA方法,其不会造成大规模分级而推高的成本;相比于传统的DIA方法,其在实现蛋白组深度覆盖的同时不会牺牲鉴定的可靠性。该检测方法特别适合于大规模队列样本的分析,结合机器学习的原理,能够为血液标志物筛选提供新的强大工具。
PRM2靶向蛋白组精准验证
PRM 靶向蛋白质组学技术具有高特异性、高灵敏度,高通量、无需抗体等优势,是目前蛋白质组学验证的主流方法之一。由于血清、血浆、血清外泌体等样品中高丰度蛋白比例达到97%~99%,且其中蛋白丰度的跨越12个数量级,对于质谱的鉴定造成了很大的挑战。受限于质谱平台的较窄的动态范围(6-8个数量级),致使部分关注的低丰度蛋白无法使用传统PRM技术(PRM1)方法进行验证。
PRM2靶向蛋白组技术采用合成标准肽段的方式,构建二级谱图库,极大的提高了对低丰度蛋白的定量准确度和覆盖度。通过这种方法,PRM2技术可以一次检测更多的靶蛋白,相比PRM1单次蛋白数目提升一倍,并且最高可验证到intensity排名前60%的蛋白(PRM1最高可验证到intensity排名前40%的部分蛋白),满足更多检测的需求。同时,PRM1方法的定量准确性会受到谱图库中其他碎片离子的干扰,PRM2方法可排除碎片离子干扰,极大提升PRM定性和定量结果的准确度。
注:“√”表示PRM2可鉴定;“YES”表示定量趋势可验证; 表示PRM1仅能鉴定到该蛋白。PRM2最新下机数据,针对人血浆样本Blood+项目,挑选差异>1.5倍的10个蛋白进行PRM2验证,PRM2能验证到Intensity排名低至60%的大多数蛋白,而PRM1仅能验证到1个蛋白,PRM2灵敏度明显高于PRM1。
整合“Blood+”血液高深度检测和PRM2靶向精准验证的系统方案,现由景杰生物率先独家推出,实现血液蛋白质组从发现到验证的全流程升级,详情可联系销售工程师或致电400-100-1145。
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参考文献
1. Zeyu Sun., et al., 2019, Circulating proteomic panels for diagnosis and risk stratification of acute-on-chronic liver failure in patients with viral hepatitis B. Theranostics.
2. Bo Shen, et al., 2020, Proteomic and Metabolomic Characterization of COVID-19 Patient Sera. Cell.
3. Philipp E Geyer, et al., 2017, Revisiting biomarker discovery by plasma proteomics. Mol Syst Biol.
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