Bottom-Up 方法在單細胞蛋白質(zhì)組學中的挑戰(zhàn)與機遇檢測技術(shù)服務(wù)詳情介紹

Bottom?Up dànbáizhì組學，也稱為“shotgun proteomics"，是將dànbáizhì在體外酶解成肽段，然后通過液相色譜–質(zhì)譜（LC–MS/MS）鑒定多肽，再推斷原始dànbáizhì的方法。與 top?down 方法直接分析完整蛋白不同，bottom?up 更適合高通量鑒定，但僅覆蓋蛋白片段信息。在單細胞dànbáizhì組學（SCP）背景下，bottom?up 方法需要從體積只有數(shù)皮升（pg 級）的細胞中提取足夠肽段，再進行靈敏的 MS 檢測，這給樣本制備、分離效率、肽段覆蓋度及質(zhì)譜靈敏度提出嚴苛挑戰(zhàn)。Bottom-Up 方法在單細胞dànbáizhì組學中既面臨因樣本極微所引發(fā)的一系列技術(shù)難題，也受益于微流控、質(zhì)譜技術(shù)和數(shù)據(jù)科學的迅猛發(fā)展。未來，研究Bottom-Up 方法在單細胞dànbáizhì組學中的挑戰(zhàn)與機遇是發(fā)揮Bottom?Up dànbáizhì組學重要作用的必要條件。

一、樣本制備：納升級微操作的挑戰(zhàn)

1、微量樣本的高效裂解與提取

單細胞總dànbáizhì量通常只有幾百 pg，因此任何吸附和表面損失都可能致使檢測失敗

（1）微流控芯片（如 Chip?Tip 方法）：利用 ProteoCHIP EVO 96，將單細胞在微孔中裂解、提取，并無縫對接 Evosep LC + Orbitrap Astral MS，實現(xiàn)高通量與高敏感度。yītiān可處理 ~120 個細胞，識別率可達 5000 種蛋白，有力降低技術(shù)門檻。

（2）納升級試劑、極低體積操作：自動化液體處理平臺可控制在 nL–µL，減少人為誤差和樣品損失。

2、多重標簽與載體載體策略

類似單細胞 RNA 測序中的 index 技術(shù)，SCP 采用 TMT（Tandem Mass Tag）同位素標記，將多個細胞樣品混合檢測，通過 MS2 報告離子定量

（1）載體細胞（carrier cell）策略：添加較高量的肽段樣本提高 MS1 信號，提升 peptide-spectrum match 識別率。

然而過量載體可能導致低豐度細胞特異肽段被稀釋降低檢測，需jīngzhǔn設(shè)計載體比例和 MS 參數(shù)。

二、分離技術(shù)：提升靈敏度與分辨率

1、液相色譜（LC）優(yōu)化

納升級 LC 在 single cell 中廣泛應(yīng)用，但低流速易受堵塞影響；而 Evosep One Whisper-Flow 技術(shù)優(yōu)化了通量和穩(wěn)定性

2、毛細管電泳–質(zhì)譜（CE–MS）

CE–MS 檢測靈敏度可達 1 zmol，適合分離疏水肽及 PTM 修飾肽

（1） CE 與 LC 職能互補，可實現(xiàn)更廣泛的肽段覆蓋。

（2）尤其適合對翻譯后修飾（如磷酸化、糖基化）進行高靈敏度分析。

3、離子遷移（Ion Mobility）分離

（1）4D?DIA 技術(shù)在 LC–MS/MS 基礎(chǔ)上加入離子遷移維度（ion mobility），提高多肽分辨率與 MS2 可信度

（2）DIA 方法比DDA 更全面、缺失值更少，是單細胞多肽采集的關(guān)鍵策略

三、質(zhì)譜檢測：靈敏度 vs. 通量

1、儀器發(fā)展的雙重趨勢

（1）Orbitrap Astral 與 timsTOF PASEF 等新型質(zhì)譜儀提升 ms1 MS2 捕獲率和準確度；

（2）通過優(yōu)化儀器掃描模式，zuì終實現(xiàn)單細胞中千蛋白水平定量

2、DDA vs. DIA：缺失模式與全譜模式

（1）DDA：選擇性碎片化易遺漏低豐度多肽，單細胞中因信號稀薄，隨機性更強 。

（2）DIA：掃描全質(zhì)量范圍，減少隨機性，適合高通量單細胞檢測，配合機器學習提升肽段解讀

四、數(shù)據(jù)分析：識別率、缺失值、定量誤差

1、肽段識別算法的適配

單細胞樣本縮小厚度導致碎片譜圖更復(fù)雜，常見數(shù)據(jù)庫查重和假陽性率上升 。

（1）需激活更低的 FDR 閾值，并借助 open-search、深度學習譜圖識別算法，如 Spectronaut、DIA-NN。

2、缺失值與歸一化策略

由于低豐度多肽經(jīng)常檢測不到，造成空值頻發(fā)。

（1）引入載體細胞：提高 MS1 信號；

（2）使用多重 imputation 方法：如 KNN、Low rank、MLE，實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性。

（3）algorithmic normalization，如 LOESS、vsn 標準化，緩解批次效應(yīng)對定量的偏差。

3、統(tǒng)計顯著性與多組比較

單細胞研究通常涉及 103–10? 個細胞，組間差異統(tǒng)計需采用單細胞tèyǒu算法，如 MAST、SCDE，結(jié)合蛋白豐度變化探測。SCP 工具推薦實踐如 Gatto 等的社區(qū)建議

五、挑戰(zhàn)綜述與未來機遇

1、挑戰(zhàn)一：動態(tài)范圍與低豐度蛋白

單細胞蛋白豐度跨度超過 10^5–10^7 級別，低豐度信號極易被噪音掩蓋 。未來可結(jié)合 top?down 或 middle?down 分析，增加 PTM 和蛋白同種型信息。

2、挑戰(zhàn)二：通量 vs. 靈敏度的權(quán)衡

高通量要求細胞處理自動化；靈敏度需長 LC 流程。zuì優(yōu)策略是結(jié)合 Evosep 電動樣本載入 + timsTOF 快速掃描 + DIA 方法，實現(xiàn)平衡。

3、挑戰(zhàn)三：標準化與可重復(fù)性

目前方法多樣，缺乏統(tǒng)一 SOP 和 QC 指標，可結(jié)合 SCP 跟蹤 PTM 調(diào)控機制，并整合 AI 模型預(yù)測功能。

Bottom?Up 方法在單細胞dànbáizhì組學中既面對靈敏度、準確度與樣本損失的挑戰(zhàn)，也擁有高通量、低成本與平臺兼容性的dútè機遇。隨著儀器性能、自動化和 AI 數(shù)據(jù)處理的進步，SCP 正處于類似單細胞 RNA-seq 早期時代的“爆發(fā)前夜" 。在這個變革期，百泰派克生物科技面對行業(yè)前沿，梯度排列技術(shù)儲備與定量策略，為科研機構(gòu)和生命科學企業(yè)提供 “從單細胞到臨床應(yīng)用" 的全流程 bottom?up SCP 解決方案。期待與各方合作，共同邁入單細胞dànbáizhì新紀元！

百泰派克生物科技特色項目

一、蛋白測序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos質(zhì)譜儀及島津公司埃德曼降解測序系統(tǒng)對dànbáizhì序列進行分析，提供基于質(zhì)譜的蛋白測序分析服務(wù)，包括對dànbáizhì的氨基酸組成分析，Nduāncèxù，Cduāncèxù和全序列分析，以及基于埃德曼降解的dànbáizhìN端序列分析服務(wù)。對于未知理論序列的dànbáizhì，提供基于從頭測序法的dànbáizhì從頭測序服務(wù)，對蛋白序列進行分析。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1.采用目前世界上先進的質(zhì)譜儀器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可實現(xiàn)對所測定靶蛋白序列 100% 的覆蓋;

3.可測定蛋白N端多達 70個氨基酸序列;

4.可測定多種形式的樣品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白條帶;

5.樣品用量低: 蛋白樣品僅需 5-10ug，即可完成檢測;

6.測序不受N端封閉，PEC和和糖基化等N端修飾的影響。

二、dànbáizhì組學

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos質(zhì)譜平臺結(jié)合Nano-LC，提供定量dànbáizhì組學、靶向dànbáizhì組學、多肽組學、翻譯后修飾蛋白組學等多種dànbáizhì組學分析服務(wù)。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4Ddànbáizhì組學服務(wù)，助力微量樣本蛋白組學、大樣本群醫(yī)學及高通量修飾組學等研究工作。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1 .高通量定量蛋白分析:多對照組大規(guī)模實驗分析，發(fā)現(xiàn)新的生物標記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標記方法，適用于分析組織、細胞、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實驗結(jié)果重復(fù)度高;

4.可檢測較低豐度蛋白，線性范圍廣;

5.zhuānyè生物信息學分析，分析更系統(tǒng)準確。

三、單細胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm質(zhì)譜流式系統(tǒng)進行單細胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析，采用金屬元素標記物（通常是金屬元素標記的特異抗體）標記細胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細胞原理分離單個細胞，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個細胞的原子質(zhì)量譜，zuì后將原子質(zhì)量譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為細胞表面和內(nèi)部的信號分子表達量。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1.技術(shù)先進，填補技術(shù)空白

采用金屬標記抗體技術(shù)，避免了傳統(tǒng)流式熒光通道少且易相互影響的問題?？稍趩渭毎麑用嫔蠈Χ喾N指標同時進行表征，百泰派克生物科技可做到同時檢測51個目標蛋白。

2.分析數(shù)量大，成本較低

單細胞RNAseq受成本等因素限制，所有樣本細胞匯總的分析數(shù)目一般在2x10^4個左右，而流式質(zhì)譜技術(shù)一次（單樣本）就可分析至少10^5的細胞，實現(xiàn)了數(shù)量級的提高，且成本不高于單細胞RNAseq。

3.應(yīng)用前景大

①流式質(zhì)譜結(jié)果可以給出細胞亞群的變化，在臨床診斷、疾病機制研究等方面具有極大的研究前景；

②將金屬標簽技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合會有新應(yīng)用方向。除常規(guī)蛋白外，質(zhì)譜流式細胞技術(shù)還可用于蛋白翻譯后修飾；

③可檢測細胞存活率、細胞大小、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學分析及新抗原發(fā)現(xiàn)

百泰派克生物科技的基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學分析及新抗原發(fā)現(xiàn)一站式解決方案包括我們專有的、高度敏感的免疫肽富集和鑒定方案。我們能夠幫助您實現(xiàn)10,000個以上I型多肽和10,000個以上II型多肽的鑒定和識別。通過我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學分析平臺進行免疫肽組學分析，可從zuì小的樣品材料中進行可重復(fù)的識別和定量。該服務(wù)可以應(yīng)用于大規(guī)模的研究，旨在助力科研工作者尋找癌癥、免疫疾病及傳染病的解決方案，深入挖掘未知的靶標。

五、生物藥物表征

百泰派克基于高分辨率質(zhì)譜技術(shù)，MALDI TOF，高效色譜分離技術(shù)，提供一系列完善的生物藥物分析方案，從dànbáizhì、多肽、抗體、疫苗等生物制品的氨基酸組成和一級結(jié)構(gòu)分析，到產(chǎn)品變異性和純度分析。旨在提供優(yōu)質(zhì)生物藥物分析服務(wù)，幫助生物醫(yī)藥生產(chǎn)商提高生物藥物品質(zhì)。

百泰派克生物科技七大檢測平臺

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物質(zhì)譜多組學優(yōu)質(zhì)服務(wù)商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于為生物/制藥和醫(yī)療器械行業(yè)提供質(zhì)量控制檢測和項目驗證等zhuānyè服務(wù)。公司實驗室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法規(guī)和指導原則，通過CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認證，建立了完備的質(zhì)量體系，數(shù)據(jù)冷熱/異地備份，設(shè)備定期計量/期間核查，軟件審計追蹤，為客戶提供一體化解決方案和技術(shù)服務(wù)，支持新藥研發(fā)、藥物申報注冊和生產(chǎn)放行。

1.公司采用ISO9001質(zhì)量控制體系，zhuānyè提供以質(zhì)譜為基礎(chǔ)的CRO檢測分析服務(wù)；

2.獲國家CNAS實驗室認可，為客戶提供符合全球藥政法規(guī)的藥物質(zhì)量研究服務(wù)；

3.業(yè)務(wù)范圍覆蓋dànbáizhì組學、多肽組學、代謝組學、生物藥物表征、單細胞分析、單細胞質(zhì)譜流式、生信云分析以及多組學生物質(zhì)譜整合分析等；

4.七大質(zhì)量控制檢測平臺，滿足您一站式服務(wù)需求；

5.服務(wù)3000+企業(yè)，10000+客戶的選擇；

6.致力于為您提供優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)譜分析服務(wù)!

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