单细胞蛋白组学新突破：4D平台在微量样本中的应用潜力

单细胞层面的分子解析正成为推动jīngzhǔn医学的重要引擎。转录组学已在单细胞研究中广泛应用，但蛋白质组学长期受制于技术瓶颈——单细胞或极微量样本中的蛋白浓度极低（通常在皮克级），质谱难以在灵敏度、定量精度和通量间取得平衡。基于离子迁移谱（Ion Mobility, IM）的4D蛋白组学平台，结合超灵敏质谱与深度学习算法，在单细胞和微量样本研究中展现出突破性潜力，为解析细胞异质性和开发个性化疗法提供了全新工具。

一、单细胞蛋白组学的技术挑战

单细胞蛋白组学相较于转录组学的主要难点在于：

1、样本极微量：一个哺乳动物细胞仅含约200皮克蛋白，远低于常规质谱的检测阈值；

2、动态范围极宽：结构蛋白（如肌动蛋白）与信号分子（如转录因子）丰度差异可达6个数量级；

3、损耗风险高：在样本裂解、消化、转运及上机过程中，蛋白质极易损失；

4、数据一致性难以保证：传统DDA（Data Dependent Acquisition）模式下，低丰度肽段易漏检，且批次间差异大。

这些问题使得单细胞蛋白质组长期停留在“技术可行”而非“稳定可用”的阶段。

二、4D蛋白组学：突破瓶颈的核心技术

4D蛋白组学平台将质谱的三维（m/z质量电荷比、强度、保留时间）扩展为四维，在数据独立采集（DIA）模式下引入离子迁移率（IM）作为额外分离维度，带来以下核心优势：

1、jízhì灵敏度

（1）通过IM有效分离同m/z的背景离子，显著降低噪声；

（2）结合Bruker timsTOF Pro的并行累积-串行分离（PASEF）技术，可在飞克级（femtomole）水平检测低丰度肽段。

2、更宽动态范围

IM与DIA协同，使动态范围可覆盖10^5以上，避免高丰度结构蛋白掩盖信号分子。

3、深度学习驱动的数据解析

DIA-NN、Spectronaut等AI算法可预测肽段碎片谱并填补低信号数据，降低漏检率。

4、样本损耗控制

（1）与微流控芯片、纳升级液相色谱结合，可在纳升级进样体积下zuì大化回收率。

（2）这些技术的融合，使得单细胞蛋白质组学从“验证性展示”转向“系统性研究”。

三、4D平台赋能单细胞蛋白组学研究中的应用场景

1、肿瘤异质性解析

在肿瘤微环境中，免疫细胞与癌细胞的蛋白表达存在高度动态差异。4D蛋白组学可在单细胞水平解析PD-L1、MHC等免疫相关分子的表达，为免疫治疗应答预测提供支持。

2、干细胞分化轨迹追踪

利用4D平台对干细胞分化过程中关键信号通路（如Wnt、Notch）的动态蛋白水平进行定量，有助于揭示细胞命运决定机制。

3、微量临床样本研究

对于针吸活检、循环肿瘤细胞（CTCs）等稀少样本，4D-DIA策略可在保证定量精度的显著提升鉴定深度，为早期诊断标志物发现提供数据支撑。

四、解决微量样本的关键技术策略

1、样本前处理微型化

使用低吸附管和专用裂解缓冲液，结合SP3磁珠纯化，减少蛋白损耗。

2、PASEF-DIA工作流程

通过超高效离子累积与IM分离，提高MS/MS采集效率，每秒可采集数百个肽段。

3、自建深度谱库与预测模型

项目特异性谱库结合AI预测（如Prosit），可补充低丰度肽段覆盖。

4、严格的批次矫正与质控

使用iRT标准肽与BatchAlign®算法，确保跨批次可比性，尤其适用于多细胞类型队列研究。

4D蛋白组学与单细胞技术的结合，正在推动生物医学研究进入更精细化的阶段。随着微流控、超灵敏质谱探针及AI算法的进一步发展，单细胞蛋白组学有望成为jīngzhǔn医学中的核心驱动力，助力肿瘤免疫、干细胞研究及早期诊断领域的突破。百泰派克生物科技将持续优化4D平台与单细胞工作流程，为科研团队提供从样本处理、质谱检测到数据解读的全链条支持，加速从基础研究到临床转化的落地。

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蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 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、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，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.体内体外多种蛋白质标记方法，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，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.技术先进，填补技术空白

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。可在单细胞层面上对多种指标进行表征，百泰派克生物科技可做到检测51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，从蛋白质、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.业务范围覆盖蛋白质组学、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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