近年来,基于质谱的蛋白质组学技术取得了突破性进展,应用非靶向的蛋白质组学技术,研究人员已从各类生物样本中鉴定出大量潜在的蛋白质生物标志物。然而,如何对这些初步筛选获得的潜在的标志物进行系统评估和临床验证,进而确定其在临床应用中的可行性,成为转化医学研究的关键挑战。
多反应监测(Multiple Reaction Monitoring,MRM)作为一种靶向质谱技术,采用三重四级杆质谱仪平台,基于已知或假定信息,通过两级质量筛选对特定的离子进行质谱信号采集,应用该技术可对复杂生物基质中的特定目标分子实现精准检测和定量分析。该技术具有准确度高、特异性强、重现性好和通量高等突出优点,被称为基于质谱定量分析的”金标准”。该技术在2012年被《nature Methods》杂志评为年度技术(Method of the year 2012)[1]。目前,MRM技术在临床疾病诊断、疾病监测和药物治疗效果评估等领域展现出广阔的应用潜力[2-3],该技术不仅为生物标志物的验证研究提供了强有力的技术支撑,更有力地推动了蛋白质组学研究成果向临床医学应用的转化进程,在精准医学领域发挥着重要的作用。
亮点
图1. 本土化产品 Triple Quad? 7500+系统
使用Triple Quad?7500+系统进行MRM分析展现优异的保留时间重现性
本研究采用人细胞和大肠杆菌样本,按照3种预设比例(1:9, 1:1, 9:1)进行混合,每个混合样本独立重复检测三次。如图2A所示,目标肽段在优化后的梯度洗脱条件下实现有效的分离。图2B展示了9针重复样本分析,2000条特征肽段保留时间重现性,结果表明基于Triple Quad? 7500+系统的MRM方法保留时间稳定,重现性好。图3柱状图展示了肽段保留时间偏差分布结果,95.2%的肽段保留时间CV<5%,99.6%的肽段CV <10%(图3)。
图2. 九针重复进样的肽段保留时间重现性
图3. 九针重复进样的肽段保留时间CV分布
使用本土化Triple Quad? 7500+系统进行MRM分析获得稳定的峰面积重现性与线性分析
MRM定量方法通过对选择的离子对的峰面积来实现对目标肽段的定量,定量结果的准确性需要良好的峰面积重现性和稳定性。在Skyline软件中,将离子对峰面积与理论谱库比例进行对比,可从二级质谱的层面确认肽段被正确检测,最大程度地减小假阳性或假阴性结果。以CAPR1蛋白肽段YQEVTNNLEFAK为例,如图4A所示,该肽段所选择的离子对在在3个不同比例混合的样本分布进行的三次重复中,均可获得良好的峰面积一致性。此外在Skyline软件中输入各个样本的浓度信息后,可建立标准曲线并获得线性方程与R值,如图4B所示标准曲线线性良好,R2达到0.998。
图4.以CAPR1蛋白YQEVTNNLEFAK肽段为例展示Skyline软件中峰面积定量与线性数据
进一步对所检测的2000条肽段的峰面积CV进行统计分析,以 K562与E. coli 按照1:9进行混合的样本为例,将所有肽段汇总分析得到三针重复进样的峰面积CV值。结果显示,92.4%的肽段峰面积CV小于20%,中位数为5.4%(图5A)。通过将线性信息导出可观察到按峰面积强度排列的R值分布情况(图5B),结果显示该方法良好的准确性。
图5. K562与E.coli按照1:9比例混合的样本中2000条肽段三针重复进样峰面积CV分布(A)和肽段线性R值分布汇总(B)。
总结
本文使用本土化产品 Triple Quad? 7500+ 系统成功建立了单次进样同时对2000条特征肽段进行靶向定量分析方法,仅需8min有效梯度,方法重现性良好。该方法不仅能高效准确地检测出样品中的肽段相对含量,而且能够提供有效地差异性分析,为高通量分析不同模型下蛋白的差异提供了快速可靠的方法,为加速蛋白质生物标志物研究及转化医学应用提供极具价值的参考。
参考文献
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1. Paola Picotti, et al., Selected reaction monitoring-based proteomics: workflows, potential, pitfalls and future directions. Nat Methods . 2012 .30;9(6):555-66.
2. Keshishian H, et al., Quantitative, multiplexed workflows for deep plasma proteomics using stable isotope-labeled standards and targeted mass spectrometry. Nat Protoc . 2017 .12(8):1683-1701.
3. Yue Huang, et al., Characterization of Antibody?Drug Conjugate Pharmacokinetics and in Vivo Biotransformation Using Quantitative Intact LC-HRMS and Surrogate Analyte LC-MRM. Anal Chem. 2021 .20;93(15):6135-6144.
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