DIA蛋白質(zhì)組學(xué)原理與流程解析：以SWATH-MS為例檢測技術(shù)服務(wù)詳情介紹

在后基因組時(shí)代，研究人員越來越關(guān)注dànbáizhì層面的動(dòng)態(tài)變化，以彌補(bǔ)基因組和轉(zhuǎn)錄組信息的不足。質(zhì)譜（Mass Spectrometry, MS）作為現(xiàn)代dànbáizhì組學(xué)研究的核心工具，不斷推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)研究的深度與廣度。而在眾多質(zhì)譜采集模式中，數(shù)據(jù)非依賴采集（Data-Independent Acquisition, DIA），尤其是SWATH-MS技術(shù)，因其高通量、低缺失率和良好的重現(xiàn)性，正在成為定量dànbáizhì組學(xué)研究的重要趨勢。本文將系統(tǒng)解析DIAdànbáizhì組學(xué)的原理與實(shí)驗(yàn)流程，聚焦SWATH-MS技術(shù)的特點(diǎn)及其在科研中的應(yīng)用場景，同時(shí)介紹百泰派克生物科技在該領(lǐng)域的zhuānyè服務(wù)能力。

一、從DDA到DIA：dànbáizhì組學(xué)數(shù)據(jù)采集模式的演進(jìn)

1、DIAdànbáizhì組學(xué)的局限性

在傳統(tǒng)的dànbáizhì組學(xué)中，數(shù)據(jù)依賴采集（Data-Dependent Acquisition, DDA）模式是zuì早被廣泛應(yīng)用的質(zhì)譜采集方式。其基本邏輯是：在一次MS1掃描后，選擇強(qiáng)度zuì高的前體離子進(jìn)行MS2碎裂分析。這種策略雖然效率高，但存在明顯缺點(diǎn)：

（1）偏向高豐度蛋白：低豐度蛋白及其肽段易被遺漏。

（2）結(jié)果重復(fù)性差：每次采集的“top N"離子可能不同，導(dǎo)致不同實(shí)驗(yàn)之間數(shù)據(jù)一致性較差。

（3）存在“缺失值"問題：在群體樣本分析中，部分蛋白僅在個(gè)別樣本中被檢測到，影響統(tǒng)計(jì)分析的可靠性。

2、DIAdànbáizhì組學(xué)的突破

為克服上述問題，DIA技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與DDA不同，DIA不再依賴于離子強(qiáng)度進(jìn)行碎裂選擇，而是對預(yù)設(shè)的m/z窗口內(nèi)的所有母離子進(jìn)行同步碎裂。通過對全m/z范圍進(jìn)行系統(tǒng)性掃描，實(shí)現(xiàn)幾乎全譜覆蓋，顯著提升數(shù)據(jù)的完整性與實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。DIA的優(yōu)勢包括：

（1）更高的蛋白覆蓋率，尤其適合復(fù)雜樣本。

（2）更低的“缺失值"，提升統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的穩(wěn)定性。

（3）可復(fù)用的原始數(shù)據(jù)，適合后期深度挖掘。

二、SWATH-MS：DIA技術(shù)的代表性實(shí)現(xiàn)方式

1、SWATH-MS的基本原理

SWATH-MS（Sequential Window Acquisition of All Theoretical Mass Spectra）由SCIEX公司于2012年推出，是DIA策略中zuì具代表性的應(yīng)用平臺(tái)。其核心思路是：

（1）m/z范圍劃分：將質(zhì)譜范圍（如400–1200 m/z）均勻或非均勻地劃分為若干個(gè)窗口（如25 Da每個(gè)，共32–100個(gè)窗口）。

（2）窗口依次掃描：每個(gè)窗口內(nèi)的所有母離子同步碎裂，采集其MS2譜圖。

（3）數(shù)據(jù)解卷積：借助光譜庫和算法對復(fù)雜MS2譜圖進(jìn)行識(shí)別與定量。

該策略使得實(shí)驗(yàn)中所有肽段均被系統(tǒng)性記錄，極大提升了蛋白組的覆蓋廣度和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性。

三、以SWATH-MS為例——DIAdànbáizhì組學(xué)的完整實(shí)驗(yàn)流程解析

為了獲得高質(zhì)量的DIAdànbáizhì組數(shù)據(jù)，必須嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)流程。以下是SWATH-MS技術(shù)的常規(guī)操作步驟：

1、樣本準(zhǔn)備與蛋白提取

（1）樣本類型多樣：細(xì)胞、組織、血清、腦脊液、外泌體等。

（2）蛋白裂解與定量：使用SDS、尿素或RIPA等裂解液，配合BCA法定量。

（3）酶解：常用yídànbáiméi（Trypsin）進(jìn)行酶解，形成可分析的肽段混合物。

在百泰派克生物科技，針對不同樣本類型（如低豐度外泌體），采用定制化裂解和富集策略，保障蛋白提取的充分性和一致性。

2、LC-MS/MS數(shù)據(jù)采集

（1）質(zhì)譜平臺(tái)：主流儀器包括SCIEX TripleTOF 6600+、Thermo Orbitrap Exploris系列等。

（2）采集方式：設(shè)置好窗口數(shù)量與寬度（如32個(gè)25 Da窗口），進(jìn)行全掃描。

（3）運(yùn)行時(shí)間：根據(jù)色譜分離復(fù)雜度，一般為60–120分鐘。

3、光譜庫建立或匹配

DIA數(shù)據(jù)需結(jié)合光譜庫進(jìn)行解卷積，光譜庫可來源于：

（1）自建DDA實(shí)驗(yàn)：對相同樣本進(jìn)行一次DDA實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建定制庫。

（2）預(yù)測庫（in silico）：利用DIA-NN等軟件根據(jù)FASTA數(shù)據(jù)庫預(yù)測肽段MS2譜圖。

（3）公共數(shù)據(jù)庫：如SWATHAtlas等公開光譜庫。

百泰派克生物科技提供自建人源、鼠源、植物等多物種高質(zhì)量光譜庫，并支持in silico預(yù)測策略，覆蓋更廣泛蛋白種類。

4、數(shù)據(jù)分析與差異蛋白篩選

（1）定量分析：使用Spectronaut、DIA-NN、Skyline等zhuānyè軟件，實(shí)現(xiàn)高精度定量。

（2）差異篩選：結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（如t-test、ANOVA、FDR校正）識(shí)別顯著差異蛋白。

（3）可視化：火山圖、熱圖、PCA分析、富集通路圖等一站式展示。

5、生物信息學(xué)分析

（1）功能注釋：GO術(shù)語、生物過程、分子功能分析。

（2）通路富集：KEGG、Reactome等數(shù)據(jù)庫用于信號(hào)通路解析。

（3）PPI網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)建蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，挖掘關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)蛋白。

三、SWATH-MS的技術(shù)優(yōu)勢與科研應(yīng)用價(jià)值

四、典型應(yīng)用領(lǐng)域

（1）腫瘤dànbáizhì組學(xué)：發(fā)現(xiàn)與腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)的蛋白標(biāo)志物。

（2）藥物靶點(diǎn)研究：揭示候選藥物對蛋白表達(dá)的調(diào)控機(jī)制。

（3）免疫/炎癥研究：分析免疫應(yīng)答中的蛋白動(dòng)態(tài)變化。

（4）多組學(xué)整合：與轉(zhuǎn)錄組、代謝組等聯(lián)合分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)生物學(xué)解析。

百泰派克生物科技：zhuānyèDIA蛋白組服務(wù)平臺(tái)

作為國內(nèi)lǐngxiān的dànbáizhì組學(xué)服務(wù)提供商，百泰派克生物科技在DIA/SWATH-MS領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建了從樣本預(yù)處理到高質(zhì)量報(bào)告的一站式服務(wù)體系：

（1）高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：搭載SCIEX TripleTOF與Orbitrap雙質(zhì)譜系統(tǒng)，滿足不同項(xiàng)目需求。

（2）智能化數(shù)據(jù)分析：整合DIA-NN與Spectronaut雙算法平臺(tái)，提高定量精度。

（3）高質(zhì)量光譜庫支持：覆蓋人、小鼠、大鼠、植物等常用物種。

（4）可視化結(jié)果報(bào)告：標(biāo)準(zhǔn)化交付，支持SCI期刊圖表格式。

（5）生信專家團(tuán)隊(duì)：為復(fù)雜數(shù)據(jù)解讀、機(jī)制挖掘提供一對一支持。

無論是臨床樣本隊(duì)列分析，還是基礎(chǔ)研究中的蛋白篩選，百泰派克均可提供定制化解決方案，助力課題順利發(fā)表與成果轉(zhuǎn)化。DIAdànbáizhì組學(xué)，尤其是以SWATH-MS為代表的優(yōu)良技術(shù)，正成為生命科學(xué)研究中的關(guān)鍵工具。其高通量、高重現(xiàn)性、低缺失率的特性，使其特別適合應(yīng)用于大規(guī)模、多組學(xué)、臨床轉(zhuǎn)化等研究場景。隨著質(zhì)譜硬件、數(shù)據(jù)算法和光譜庫資源的不斷完善，DIA的應(yīng)用邊界將進(jìn)一步拓展。未來，它有望在個(gè)體化醫(yī)療、藥物開發(fā)、疾病機(jī)制研究等領(lǐng)域釋放更大潛能。百泰派克生物科技將繼續(xù)秉承“科研可信賴，數(shù)據(jù)有力量"的理念，為科研人員提供zhuānyè、高效、可信賴的DIAdànbáizhì組學(xué)服務(wù)，共同加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)突破。

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百泰派克生物科技特色項(xiàng)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(jìn)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(jìn)行分析。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1.采用目前世界上優(yōu)良的質(zhì)譜儀器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可實(shí)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(dá) 70個(gè)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(xué)

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos質(zhì)譜平臺(tái)結(jié)合Nano-LC，提供定量dànbáizhì組學(xué)、靶向dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、翻譯后修飾蛋白組學(xué)等多種dànbáizhì組學(xué)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(xué)服務(wù)，助力微量樣本蛋白組學(xué)、大樣本群醫(yī)學(xué)及高通量修飾組學(xué)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(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標(biāo)記方法，適用于分析組織、細(xì)胞、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實(shí)驗(yàn)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(xué)分析，分析更系統(tǒng)準(zhǔn)確。

三、單細(xì)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(jìn)行單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析，采用金屬元素標(biāo)記物（通常是金屬元素標(biāo)記的特異抗體）標(biāo)記細(xì)胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細(xì)胞原理分離單個(gè)細(xì)胞，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個(gè)細(xì)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(xì)胞表面和內(nèi)部的信號(hào)分子表達(dá)量。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1.技術(shù)優(yōu)良，*技術(shù)空白

采用金屬標(biāo)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?xì)胞層面上對多種指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行表征，百泰派克生物科技可做到同時(shí)檢測51個(gè)目標(biāo)蛋白。

2.分析數(shù)量大，成本較低

單細(xì)胞RNAseq受成本等因素限制，所有樣本細(xì)胞匯總的分析數(shù)目一般在2x10^4個(gè)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(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級的提高，且成本不高于單細(xì)胞RNAseq。

3.應(yīng)用前景大

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

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

③可檢測細(xì)胞存活率、細(xì)胞大小、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達(dá)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(xué)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(xué)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(shí)現(xiàn)10,000個(gè)以上I型多肽和10,000個(gè)以上II型多肽的鑒定和識(shí)別。通過我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學(xué)分析平臺(tái)進(jìn)行免疫肽組學(xué)分析，可從zuì小的樣品材料中進(jìn)行可重復(fù)的識(shí)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(biāo)。

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(tái)

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物質(zhì)譜多組學(xué)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(xiàng)目驗(yàn)證等zhuānyè服務(wù)。公司實(shí)驗(yàn)室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法規(guī)和指導(dǎo)原則，通過CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認(rèn)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(jì)量/期間核查，軟件審計(jì)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(bào)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(shí)驗(yàn)室認(rèn)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(xué)、多肽組學(xué)、代謝組學(xué)、生物藥物表征、單細(xì)胞分析、單細(xì)胞質(zhì)譜流式、生信云分析以及多組學(xué)生物質(zhì)譜整合分析等；

4.七大質(zhì)量控制檢測平臺(tái)，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)!

DIA蛋白質(zhì)組學(xué)原理與流程解析：以SWATH-MS為例檢測技術(shù)服務(wù)詳情介紹