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       受限于當前質譜技術的原理,想將重現性穩定地提高到95%甚至99%以上,非常困難,甚至一度被認為是“不可能的任務”、“只能等待革命性的質譜儀器突破”。



暨南大學張弓教授:刷新蛋白質組譜重現性記錄

該研究使用了基于“數據非依賴性采集”(DIA)的HRM-MS方案,對大腸桿菌全蛋白質組進行了質譜測定。在兩個不同菌株的全蛋白質組兩次生物學重復測定中,實現了99.7%和99.8%的重現性,距離完美重現僅一步之遙。不僅重現性極高,其蛋白質鑒定數量也創造了大腸桿菌蛋白質組單次鑒定量的世界紀錄。 詳細全文



質譜是蛋白質組學目前的主流技術,可以一次性分析復雜樣品中上萬種蛋白質。但質譜的重現性一直是一個大的問題。同一個樣品做兩次質譜實驗,鑒定到的蛋白質都有較大的不同,重現性(即兩次都能鑒定到的蛋白數量占總鑒定數的百分比)一般只能達到65-85%。

2017年Nature Communications上的一篇文章指出(Collins et al., Nature Communications 8:291),只有約一半的蛋白質能在SWATH質譜技術中被重復鑒定到,而SWATH已經被認為是重現性相對較高的質譜技術了。Science 曾組織專題研討會討論如何提高質譜的重現性,指出現有質譜的重現性遠遠不能滿足生物標志物(biomarker)的要求。重現性問題如果不能得到很好的解決,那么基于質譜的生物標志物發現及臨床應用將十分困難。

受限于當前質譜技術的原理,想將重現性穩定地提高到95%甚至99%以上,非常困難,甚至一度被認為是“不可能的任務”、“只能等待革命性的質譜儀器突破”。

但科學的發展就是不斷“挑戰不可能”的過程。日前發表的一篇論文顯示,暨南大學張弓、何慶瑜課題組已在現有質譜儀上,實現了高達99.8%的重現性。

該研究使用了基于“數據非依賴性采集”(DIA)的HRM-MS方案,對大腸桿菌全蛋白質組進行了質譜測定。在兩個不同菌株的全蛋白質組兩次生物學重復測定中,實現了99.7%和99.8%的重現性,距離完美重現僅一步之遙。不僅重現性極高,其蛋白質鑒定數量也創造了大腸桿菌蛋白質組單次鑒定量的世界紀錄。


同時,其定量重現性也超越了以往所有的大腸桿菌蛋白質質譜的水平,相關系數R=0.982, 在低豐度蛋白的鑒定能力和定量重復性上更是遠勝傳統技術。


這一極高重現性的質譜技術,使得暨南大學和德國夏洛特醫科大學的研究者們得以以前所未有的精度揭示細菌操縱子的調控規律,這是以前所不能達到的。這項研究成果也充分顯示出了高重現性質譜的威力。

這一成果的發表,標志著中國在質譜技術上已達到國際領先水平,也使得蛋白質組質譜質控標準成為可能。本研究也得到了科技部國家重點研發計劃《醫學生命組學數據質量控制關鍵技術研發與應用》的支持。未來,質譜行業將得以規范化、精準化,重現性不合格的機構將退出市場,從而使蛋白質組技術能真正應用于臨床。

相關研究:

Nature子刊:利用質譜技術揭示藥物副作用
2019國家自然科學基金:質譜技術項目
NIBS學者Nature子刊連發兩篇文章:交聯質譜技術新工具
2018年新技術:質譜成像起飛
Science轉化醫學:手持式質譜儀快速,實時完成癌癥診斷


 
作者簡介:
張弓教授

暨南大學翻譯組學實驗室的負責人張弓教授,翻譯組學領域的建立者,其成果被選入國家統編教材。目前,張弓教授是中國生化與分子生物學學會蛋白質組學專業委員會(CNHUPO)理事,中國分子系統生物學專業委員會委員,國家優秀青年基金獲得者,國家863青年科學家,國家萬人計劃“青年拔尖人才”,深圳市龍華區第一屆政協常委。



 

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