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满腔热“血”——奥斯卡深度血液蛋白质组，突破血液蛋白质组学检测难题

2023-12-13

中科新生命

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血液作为临床研究中重要的样本，具有无创易获得、安全性高、蛋白分子含量丰富等特点，可反映出机体生理和病理状态，在疾病早期诊断、预后指导等生物标志物研究方面具有重要的研究价值。随着质谱技术的发展，基于质谱的深度血液蛋白质组学正逐渐成为血液蛋白质的科研利器，在肿瘤研究，免疫疾病，心血管代谢性疾病，生殖领域等均为不可或缺的研究工具。但血液样本的特殊性为蛋白组学的分析带来了巨大的技术挑战。

血液中存在很多的高丰度蛋白。仅仅血清白蛋白（HSA）这一个蛋白，就占据了全部蛋白约50%的含量；而前22种蛋白的集合，更是占据了全部蛋白99%的含量；剩下上万种蛋白加起来，只占了不到1%（图1左）。但低丰度蛋白往往才是疾病的特异性生物标志物或者药物作用的靶标。

血液蛋白质含量的数量级跨度更大——可达10数量级，也就意味着有些蛋白含量很高，而有些蛋白的含量又极低（图1中）。几乎没有仪器能横跨如此大的检测范围，这种情况对仪器检测来说是巨大的挑战。

在300种高丰度蛋白中已发现了70种不同的生物标志物，约占23%，而近1200种的低丰度蛋白中却只发现了47种，仅占4% (图1右)，由此看出血液的低丰度蛋白是未来发现潜在生物标志物的巨大宝库。

图1 血液样本蛋白质特点

图1 血液样本蛋白质特点

（DOI: 10.15252/msb.20156297.）

由于血液中高丰度蛋白占比多，因此在制备样品时，如何去除掉干扰检测的高丰度蛋白，尽可能多的富集低丰度蛋白，成为影响质谱鉴定数量结果的关键因素之一。针对这一难点，应对技术也是层出不穷。目前常用的技术可分为特异性去除 (抗体试剂盒)和非特异性去除 (利用纳米颗粒) 两类。采用基于抗体的去高丰度蛋白试剂盒进行去除，其原理为利用免疫亲和技术，可去除血清血浆中 >95% 的 IgG 和 >95% 的白蛋白等14种高丰度蛋白，从而降低高丰度蛋白干扰。非特异性去除的方法通过筛选不同理化性质得到的纳米颗粒，与血液样本进行孵育，能够吸附体液中蛋白形成包裹纳米颗粒的蛋白冠，用于血液低丰度蛋白质的富集。

中科新生命目前特推出奥斯卡深度血液蛋白质组产品，基于新一代Orbitrap™ Astral™ 高分辨质谱仪平台，采用纳米颗粒特异性富集血液样本中低丰度蛋白，并结合DIA（数据非依赖采集）的全扫描模式实现了蛋白质组学在覆盖深度、灵敏度、通量方面的全面性提升。