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蛋白質組學專題 | 創新血液蛋白質組學深化臨床研究
?前言
醫學研究樣本類型眾多，其中臨床樣本通常為組織、活檢組織（如針活檢）和體液（如腦脊液（CZE）），以及非常容易獲得的尿液和血漿、血清樣本。其中血液樣本易獲得，且無創，并能反應機體內循環特征和個體生理機能，因此在臨床應用上價值極高，是組學研究首選樣本類型，包括蛋白組。小邁特統計了近10年蛋白質組學研究文章，其中血液蛋白質組學研究占比穩定在15%以上，血液蛋白質組學研究可見一斑。
血液為蛋白組臨床研究主要樣本類型
PART
01
血液蛋白質特征
人體血漿中的循環蛋白濃度約為70mg/ml，估計在12個數量級的濃度范圍內。血液樣本至少包含10,000種不同蛋白質種類，其中大約3000種蛋白質可被視為血漿經典的常駐血漿蛋白。血液樣本含有種類豐富的蛋白質，其中高豐度蛋白比例達到97%—99%，如白蛋白、免疫球蛋白、轉鐵蛋白和纖維蛋白原，它們的濃度范圍為mg/ml。其他蛋白來自各種器官的分泌或滲漏，然后被稀釋到外周血中，濃度可低至pg/ml，如IL-6、IL-12、腫瘤壞死因子-α等，并且在蛋白質組學分析中通常被更高豐度的蛋白質所掩蓋。
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?血液蛋白質特征（Maggie?P.Y.?Lam.?et?al）
PART
02
高豐度蛋白限制血液蛋白組檢測
由于血液中高豐度蛋白質含量較高，基于常規的蛋白質組學研究限制了血液蛋白質檢出通量。即使基于TMT和DIA檢測通量較高的蛋白質組學技術，大部分檢出在200至800個蛋白質之間，無法滿足老師研究需求。如一項關于系統性紅斑狼瘡的研究顯示，對58個血清樣本進行TMT檢測，共鑒定了744個蛋白。
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?血液蛋白質組文獻展示
PART
03
血液蛋白質組學技術
為克服高豐度蛋白對血液蛋白組限制，大批優秀技術誕生，主要可歸為3類：去高豐度（不依賴抗體）、去高豐度（依賴抗體）、磁珠富集低豐度。其中去高豐度（不依賴抗體）代表性方法為ProteoMinerTM低豐度蛋白富集系統（伯樂公司）；去高豐度（依賴抗體）代表性方法為多重親和去除系統（安捷倫公司）、ProteoExtract?高豐度蛋白去除試劑盒（德國默克公司）、基于IgY多克隆抗體蛋白去除產品（Seppro）；磁珠富集低豐度代表性方法為納米石墨烯磁珠吸附法。
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?血液蛋白質組技術展示
PART
04
去高豐度血液蛋白組
1. 免疫耗竭法
免疫耗竭是針對高豐度蛋白質特定抗體的選擇性結合，已成功用于去除最豐富的血清和血漿蛋白質。這種方法涉及將所選抗體與色譜載體結合。當血清或血漿蛋白質與抗體接觸時，高豐度蛋白質被保留，對低豐度蛋白質wash并用于下游分析。該技術由于依賴抗體，因此對樣本起始量有所限制，另外在實驗過程中引入許多試劑，從而使蛋白濃度降低，影響血液樣本蛋白檢出。
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?免疫耗竭法去高豐度原理示意圖（Aran Paulus）
2.?ProteoMiner蛋白濃縮試劑盒
ProteoMiner蛋白濃縮試劑盒主要通過一個具有六肽基配體的微球達到去高豐度作用，將血液樣本與試劑混合，微球六肽基配體會與蛋白質結合，每個蛋白質結合位點有限，部分高豐度蛋白未與微球結合被去除，從而達到高豐度蛋白稀釋作用。另外可控制中低豐度蛋白洗脫體積，從而有效提高蛋白濃度。
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?ProteoMiner蛋白濃縮試劑盒去高豐度原理示意圖（Aran Paulus）
用ProteoMiner蛋白富集試劑盒處理血漿樣品，并用SDS-PAGE分析。結果顯示血清和血漿中典型的條紋減少，斑點更加清晰，即高豐度蛋白有效去除。此外，由于高豐度蛋白質斑點明顯減少，因此可以看到更多獨特的斑點（中低豐度蛋白）。
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?血液高豐度蛋白去除、低豐度蛋白富集效果顯著（Aran Paulus）
3. 邁維去高豐度血液蛋白組
邁維對血液去高豐度實驗進行了研發，并完善實驗流程?；诘鞍诐饪s試劑盒去除高豐度，并基于timsTOF Pro2儀器進行質譜檢測，從而保證有效提高血液蛋白組檢測通量。最終血液樣本蛋白質鑒定數量達1200-2000+水平，較普通蛋白組提高2.5倍。且血液蛋白濃度跨越8個數量級，從ng/L至mg/L。
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項目經驗展示
PART
05
邁維高深度血液蛋白組
1. 技術原理
深度血液蛋白組主要依托于納米石墨烯磁珠富集低豐度蛋白方法，其技術原理如下：選擇不同理化性質的納米石墨稀磁珠組合，如大小、性狀、材料等，利用納米石墨稀磁珠特異性吸附血液中低豐度蛋白，形成包裹納米顆粒的蛋白冠，然后對富集的蛋白進行檢測。一般依托于磁珠富集低豐度蛋白的方法血液能檢出2000+蛋白質。
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高深度血液蛋白質組原理及文章展示
2. 邁維實測數據
邁維依托于磁珠富集低豐度蛋白的方法構建了完整的高深度血液蛋白質組學產品，并使用4D蛋白質組學技術進行檢測，從而達到血液蛋白質檢出3000+水平，最高可達4000+，且血液蛋白濃度跨越8個數量級，更適合中低豐度蛋白檢出。
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項目經驗展示
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