Bottom-Up 方法在单细胞蛋白质组学中的挑战与机遇检测技术服务详情介绍

Bottom?Up dànbáizhì组学，也称为“shotgun proteomics”，是将dànbáizhì在体外酶解成肽段，然后通过液相色谱–质谱（LC–MS/MS）鉴定多肽，再推断原始dànbáizhì的方法。与 top?down 方法直接分析完整蛋白不同，bottom?up 更适合高通量鉴定，但仅覆盖蛋白片段信息。在单细胞dànbáizhì组学（SCP）背景下，bottom?up 方法需要从体积只有数皮升（pg 级）的细胞中提取足够肽段，再进行灵敏的 MS 检测，这给样本制备、分离效率、肽段覆盖度及质谱灵敏度提出严苛挑战。Bottom-Up 方法在单细胞dànbáizhì组学中既面临因样本极微所引发的一系列技术难题，也受益于微流控、质谱技术和数据科学的迅猛发展。未来，研究Bottom-Up 方法在单细胞dànbáizhì组学中的挑战与机遇是发挥Bottom?Up dànbáizhì组学重要作用的必要条件。

一、样本制备：纳升级微操作的挑战

1、微量样本的高效裂解与提取

单细胞总dànbáizhì量通常只有几百 pg，因此任何吸附和表面损失都可能致使检测失败

（1）微流控芯片（如 Chip?Tip 方法）：利用 ProteoCHIP EVO 96，将单细胞在微孔中裂解、提取，并无缝对接 Evosep LC + Orbitrap Astral MS，实现高通量与高敏感度。yītiān可处理 ~120 个细胞，识别率可达 5000 种蛋白，有力降低技术门槛。

（2）纳升级试剂、极低体积操作：自动化液体处理平台可控制在 nL–µL，减少人为误差和样品损失。

2、多重标签与载体载体策略

类似单细胞 RNA 测序中的 index 技术，SCP 采用 TMT（Tandem Mass Tag）同位素标记，将多个细胞样品混合检测，通过 MS2 报告离子定量

（1）载体细胞（carrier cell）策略：添加较高量的肽段样本提高 MS1 信号，提升 peptide-spectrum match 识别率。

然而过量载体可能导致低丰度细胞特异肽段被稀释降低检测，需jīngzhǔn设计载体比例和 MS 参数。

二、分离技术：提升灵敏度与分辨率

1、液相色谱（LC）优化

纳升级 LC 在 single cell 中广泛应用，但低流速易受堵塞影响；而 Evosep One Whisper-Flow 技术优化了通量和稳定性

2、毛细管电泳–质谱（CE–MS）

CE–MS 检测灵敏度可达 1 zmol，适合分离疏水肽及 PTM 修饰肽

（1） CE 与 LC 职能互补，可实现更广泛的肽段覆盖。

（2）尤其适合对翻译后修饰（如磷酸化、糖基化）进行高灵敏度分析。

3、离子迁移（Ion Mobility）分离

（1）4D?DIA 技术在 LC–MS/MS 基础上加入离子迁移维度（ion mobility），提高多肽分辨率与 MS2 可信度

（2）DIA 方法比DDA 更全面、缺失值更少，是单细胞多肽采集的关键策略

三、质谱检测：灵敏度 vs. 通量

1、仪器发展的双重趋势

（1）Orbitrap Astral 与 timsTOF PASEF 等新型质谱仪提升 ms1 MS2 捕获率和准确度；

（2）通过优化仪器扫描模式，zuì终实现单细胞中千蛋白水平定量

2、DDA vs. DIA：缺失模式与全谱模式

（1）DDA：选择性碎片化易遗漏低丰度多肽，单细胞中因信号稀薄，随机性更强 。

（2）DIA：扫描全质量范围，减少随机性，适合高通量单细胞检测，配合机器学习提升肽段解读

四、数据分析：识别率、缺失值、定量误差

1、肽段识别算法的适配

单细胞样本缩小厚度导致碎片谱图更复杂，常见数据库查重和假阳性率上升 。

（1）需激活更低的 FDR 阈值，并借助 open-search、深度学习谱图识别算法，如 Spectronaut、DIA-NN。

2、缺失值与归一化策略

由于低丰度多肽经常检测不到，造成空值频发。

（1）引入载体细胞：提高 MS1 信号；

（2）使用多重 imputation 方法：如 KNN、Low rank、MLE，实现数据完整性。

（3）algorithmic normalization，如 LOESS、vsn 标准化，缓解批次效应对定量的偏差。

3、统计显著性与多组比较

单细胞研究通常涉及 103–10? 个细胞，组间差异统计需采用单细胞tèyǒu算法，如 MAST、SCDE，结合蛋白丰度变化探测。SCP 工具推荐实践如 Gatto 等的社区建议

五、挑战综述与未来机遇

1、挑战一：动态范围与低丰度蛋白

单细胞蛋白丰度跨度超过 10^5–10^7 级别，低丰度信号极易被噪音掩盖 。未来可结合 top?down 或 middle?down 分析，增加 PTM 和蛋白同种型信息。

2、挑战二：通量 vs. 灵敏度的权衡

高通量要求细胞处理自动化；灵敏度需长 LC 流程。zuì优策略是结合 Evosep 电动样本载入 + timsTOF 快速扫描 + DIA 方法，实现平衡。

3、挑战三：标准化与可重复性

目前方法多样，缺乏统一 SOP 和 QC 指标，可结合 SCP 跟踪 PTM 调控机制，并整合 AI 模型预测功能。

Bottom?Up 方法在单细胞dànbáizhì组学中既面对灵敏度、准确度与样本损失的挑战，也拥有高通量、低成本与平台兼容性的dútè机遇。随着仪器性能、自动化和 AI 数据处理的进步，SCP 正处于类似单细胞 RNA-seq 早期时代的“爆发前夜” 。在这个变革期，百泰派克生物科技面对行业前沿，梯度排列技术储备与定量策略，为科研机构和生命科学企业提供 “从单细胞到临床应用” 的全流程 bottom?up SCP 解决方案。期待与各方合作，共同迈入单细胞dànbáizhì新纪元！

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对dànbáizhì序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对dànbáizhì的氨基酸组成分析，Nduāncèxù，Cduāncèxù和全序列分析，以及基于埃德曼降解的dànbáizhìN端序列分析服务。对于未知理论序列的dànbáizhì，提供基于从头测序法的dànbáizhì从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上优良的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、dànbáizhì组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量dànbáizhì组学、靶向dànbáizhì组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种dànbáizhì组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4Ddànbáizhì组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种dànbáizhì标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.zhuānyè生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，zuì后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术优良，*技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题?？稍诘ハ赴忝嫔隙远嘀种副晖苯斜碚鳎偬┡煽松锟萍伎勺龅酵奔觳?1个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从zuì小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从dànbáizhì、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等zhuānyè服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，zhuānyè提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖dànbáizhì组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

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