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01，血液蛋白质组特点

血浆与血清是从全血中分离出的一种十分复杂和多样化的基质,包含数百万种蛋白质和小分子多肽、盐、类脂、 氨基酸和糖等。血液蛋白参与机体免疫、 凝血-抗凝血、物质运输、营养和对生体信号调节等多种重要的生理功能。人体器官的病理变化可以直接导致血液蛋白在结构和数量上的改变, 这种特征性的变化对疾病诊断和疗效监测具有十分重要的意义。但是目前只有很少一部分血液蛋白被用于常规的临床诊断。全面而系统地认识健康和疾病状态下血液循环中血液蛋白的性质, 会极大地加速对具有疾病诊断和治疗监测作用的血液标志蛋白的研发。
 

迄今为止我们对血液蛋白的了解还十分有限,血液蛋白质组的确切大小尚不清楚，具保守估计包含上万个蛋白质且可能具有超过12个数量级的浓度范围。从mg/mL级别的组成性蛋白、免疫蛋白等高丰度蛋白到pg/mL级别的配体受体、异常分泌蛋白、外源蛋白等低丰度蛋白。这些低丰度蛋白,它们种类繁多、 性质各异、作用重要、分离和鉴定相当困难，再加上蛋白质缺乏像核酸聚合酶链式反应一样的扩增机制，无法对这些低丰度蛋白进行“放大”研究，这些特性是血液蛋白质组研究“窄而浅”的根本原因。

▼Molecular & Cellular Proteomics 

▼Volume 1 Issue 11 Pages 845-867 (November 2002)

▼DOI: 10.1074/mcp.R200007-MCP200

图1 | 血液中常见蛋白质的浓度级别

02，基于高丰度蛋白去除的血液蛋白质组方法

近年来基于液质联用的蛋白质组学技术已经日趋成熟,可以对细胞和组织中的成千上万种蛋白质进行全面的定性和定量分析,逐步实现“深度覆盖”。但是由于液相色谱的分离能力的限制，以及质谱检测倾向性的影响，样本中的某些蛋白丰度过高时无法进行有效的深度蛋白组分析。
 

传统针对血液蛋白组的前处理策略是样本进行高丰度去除处理。其主要的原理是通过各类吸附材料对高丰度蛋白进行特异性与非特异性的结合。但是在去除高丰度蛋白的同时会带走很多低丰度蛋白, 而丢失大部分蛋白质信息。例如, 占血液总蛋白一半以上的白蛋白 (55%)其实是血液中重要的转运蛋白,去除白蛋白的同时很可能会带走与白蛋白结合的细胞因子 、肽类激素以及脂蛋白等低丰度蛋白。甚至有一些不常见的物种由于免疫结合的特异性无法适配市售的去高丰度试剂盒，这种前处理方法有着明显的局限性。

图2 | 多重亲和去除系统原理示意图

03，基于纳米颗粒的中低丰度蛋白富集的血液蛋白质组

低丰度富集是近年来发展起来的一种前处理方法，其主要原理是通过混合的纳米颗粒对低丰度蛋白进行亲和吸附形成“蛋白质冠”，后续经过洗涤就可以很好地去除高丰度蛋白。混合纳米材料表面修饰了不同配基，他们对不同的蛋白序列具有特定的亲和性，可以对多种低丰度蛋白质进行富集能有效解决蛋白信息丢失的情况（见表1）。且这种前处理方法稳定性良好，同时也可回收高丰度去除方法中的绝大多数蛋白信息（见图3）。

图3 | 血液低丰度蛋白富集原理示意图
 

鹿明生物Deep高深度血液蛋白质组

鹿明生物基于纳米颗粒对血液样本中低丰度蛋白进行富集，采用全新一代4D tims TOF Pro2结合DIA- PASEF质谱扫描模式对血液中低丰度蛋白进行无遗漏的全景式扫描采集，全面提升中低丰度蛋白的检出率，实现血液样本2000+的高深度检测。基于最权威的SwissProt reviewed非冗余数据库+Spectronaut Pulsar 16分析软件进行搜库定性定量分析获得高质量的定性定量结果，部分测试数据如下：

图5 | 特殊样本无处理与低丰度富集处理后蛋白鉴定数对比

另外，纳米颗粒吸附不同于免疫亲和法，对一些没有商业化试剂盒无法有效进行高丰度去除的物种样本也表现出良好的处理效果，可以摆脱去除高丰度蛋白试剂盒对物种的限制，以下为部分项目经验展示（图5）。

文末看点｜lumingbio

鹿明生物从事蛋白组及代谢组质谱检测业务的专业质谱组学服务公司。以“鹿明质谱”服务品牌，提供全面的创新多组学技术服务。