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随着质谱技术的革新，产生了一系列高灵敏度和多用途的质谱仪器，可广泛应用于高通量、高灵敏度的蛋白质组学分析。商业上用于蛋白质组学质谱分析的仪器琳琅满目，如何选择仪器也让许多人感到头疼。一般来说，仪器的选择主要取决于研究主题和用于蛋白质鉴定的蛋白质组学策略。本文对蛋白质组学实验室中常用的仪器以及仪器选择前应考虑的技术标准做了汇总。目前，常见的用于在质谱分析中分离离子的质谱仪有六种：四jí质谱仪、飞行时间质谱仪、扇形磁质谱仪、静电质谱仪、四jí离子阱质谱仪、离子回旋共振。
四jí质谱仪
直流偏压会导致所有带电分子加速并偏离中心线，速度与它们的电荷质量成正比。如果航向偏离太远，它们会撞到金属棒或容器的侧面并被吸收。因此，直流偏压的作用类似于质量规范的磁场B，并且可以调整到特定的电荷质量比，从而击中探测器。
图注：四jí管示意图
在90度方向和90度相移 (phase shift) 的两个正弦电场会导致电场随时间呈圆形振荡。因此，当带电粒子向下飞向探测器时，它们将以螺旋状运动，螺旋的直径由分子的电荷质量比和电场的频率以及强度决定。直流偏压和圆旋转电场的共同作用使电荷粒子以螺旋状弯曲运动。因此，通过校准弯曲螺旋的峰值的时间与探测器在四jí杆末端的位置一致，使得分子电荷质量比有很多选择性。
飞行时间质谱仪
TOF分析仪不使用电场或磁场，而按时间分离离子。简单来说，TOF与色谱法相似，只是没有固定相/流动相，而是根据离子的动能和速度进行分离的。相同电荷的离子具有相等的动能；飞行管中离子的动能等于离开离子源时离子的动能，即：
公式（1）
飞行时间，或离子通过飞行管所需的时间为：
公式（2）
• L=管子长度
• v=管子速度
用方程式1代替方程式2中的动能作为飞行时间：
公式（3）
在分析过程中，L管长、离子源电压V保持不变，可以说飞行时间与质量电荷比的根成正比。
然而，在质量较高的情况下，由于飞行时间较长，很难达到所需的分辨率。同样，在高质量时，并非所有m/z值相同的离子都能达到理想的飞行时间速度。为了解决这个问题，通常会在分析仪中添加一个反射管。反射管由一系列置于飞行管末端的jí高压环形电jí组成。当一个离子进入反射管时，由于高压，它会被反方向反射。
一个反射。图片来源：维基百科
反射管通过缩小单个m/z值的飞行时间宽带范围来提高分辨率。更快的离子进一步进入反射镜，而较慢的离子进入反射管的次数更少。这样，m/z值相同的慢离子和快离子同时到达探测器，而不是在不同的时间到达探测器，从而缩小了输出信号的带宽。
反射管图。附在反射管（左）上的离子镜（右）。施加在一堆金属板上的电压产生电场，将离子反射回飞行管。在这种特殊的设计中，反射镜电jí之间的间隙过大，这可能会导致镜面内的场发生畸变（由于真空管的金属表面接近而引起的）。图片来源：维基百科
本文由百泰派克生物科技整理编辑。
百泰派克生物科技专注于蛋白质理化性质分析及结构解析、以质谱技术为基础的代谢组学技术，致力于建立国际领先的蛋白质研究分析技术平台，为各科研院所和大学提供高效、准确、性价比高的蛋白质（组）研究技术。
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基于生物化学、分子生物学、色谱的检测分析平台：该平台配备了Agilent 2100 生物分析仪、 ProteinSimple凝胶成像系统、高效液相色谱系统，为蛋白质组学、代谢组学分析保驾护航，包括样品制备、分离纯化、分子量测量、杂质表征表达研究等；
基于质谱技术的蛋白质组学分析平台、代谢组学分析平台、蛋白测序平台：该平台配备了超高效液相色谱质谱联用，Orbitrap Fusion Lumos Tribri，Thermo Scientific Exploris以及氢氘交换质谱仪配合机械臂为蛋白质组学、代谢组学和蛋白测序提供了全面的分析手段，包括蛋白质和代谢物的分离、质谱分析、结构分析以及动态信息研究；
生物药物表征平台： 该平台配备了DSC-FTRR差示扫描量热仪与傅立叶变换拉曼光谱仪，氢氘交换质谱仪配备机械臂，为生物药物表征提供了全面的分析手段，包括生物药物的分离、纯化、结构分析和动态信息研究；
基于10x Genomics的单细胞分析平台：该平台能够完成基于10x Genomics单细胞分析平台的检测流程，包括单细胞分选、cDNA合成、文库制备、文库质量检测、PCR扩增以及高通量测序；
基于Fluidigm的单细胞质谱流式检测平台：采用基于Fluidigm Helios流式细胞仪（Mass Cytometry System for Single Cell Analysis）用于单细胞质谱分析，该平台能够完成包括单细胞捕获、cDNA合成、实时定量PCR分析、目标区域扩增以及质谱流式细胞分析；
基于高精度质谱的免疫多肽组学及免疫学检测平台：基于高精度质谱的免疫多肽组学及免疫学检测平台，能够完成包括多肽分离、纯化、合成、质谱分析、免疫学检测以及分子相互作用研究；
生信云平台：基于生物信息分析方法的生信云平台，能够完成一整套的生物信息学解决方案，包括组学数据的质量分析、差异表达分析、差异表达物GO、KEGG、COG注释分析、聚类分析、相互作用网络等多层次网络和通路的分析。
一、蛋白测序
蛋白测序服务两种主要分析方法
E蛋白测序服务两种主要分析方法：Edman降解（Harvey和Ferrier，2011； Bauer等，1997）和质谱分析（MS）（Sahukar等，2016）。蛋白质测序和鉴定常用质谱法，Edman降解法是表征蛋白质N端重要的方法之一。
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Edman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Edman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。
蛋白测序服务流程
蛋白测序服务优势
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 100% 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
蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。通过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析，我们可以找到某些“疾病特异性的蛋白质分子”，它们可成为新药物设计的分子靶点，或者也会为疾病的早期诊断提供分子标志。确实，那些世界范围内销路好的药物本身是蛋白质或其作用靶点为某种蛋白质分子。因此，蛋白质组学研究不仅是探索生命奥秘的必须工作，也能为人类健康事业带来巨大的利益。蛋白质组学的研究是生命科学进入后基因时代的特征。
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。此外，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。
不同技术的比较
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蛋白质组学服务 |
特点 |
技术要点 |
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Label-free |
非标蛋白质组学 |
无需对样品标记处理； 操作简单； 可大规模分析蛋白质鉴定样品，对样品数量无限制。 |
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iTRAQ/TMT |
体外标记定量蛋白质组学 |
可同时定量分析 2-10 个样品； 体外标记，不受样品类型限制； 可鉴定多达6000个蛋白； 实验稳定度和重复度较高。 |
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SILAC/Dimethyl |
体内标记定量蛋白质组学 |
可对比23 个样品； 体内标记，标记稳定，组间误差小； 需要的样本量较小，仅需几十微克的蛋白。 |
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SWATH |
DIA 全景蛋白质组学 |
全景式、高通量、非质谱依赖的数据采集手段； 数据采集精准高效，线性范围； 检测蛋白丰度跨越 4个数量级； 可分析多达 2000 个蛋白质。 |
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MRM |
绝对定量蛋白质组学 |
基于已知质谱信息来对目标分子进行分析的手段； 检测精准高效，可进行绝对定量分析； 实验结果重现性好，准确度高； 可精准鉴定低丰度蛋白。 |
蛋白质组学服务优势
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.专业生物信息学分析，分析更系统准确。
三、单细胞质谱流式技术分析
单细胞质谱流式（Mass Cytometry）技术利用质谱技术对单细胞进行多参数检测，既有传统流式细胞术能够高速分析的特点，又兼并了质谱检测的高分辨能力。能够指定检测蛋白，避免漏掉丰度很低但又很重要的蛋白，且质谱流式技术通量相当高，可以实现大量细胞的检测。
百泰派克生物科技单细胞质谱流式分析方案
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，然后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，最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。
单细胞质谱流式服务优势
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同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测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
a)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；
b)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；
c)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，可从最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。
基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现分析策略
结果交付
1.所有鉴定的免疫多肽列表，新抗原肽以及肿瘤相关抗原肽列表；
2. 免疫多肽组数据质量分析，如研究案例中的数据报告。
五、生物药物表征
生物制药是通过现代医学研究手段结合生物生产技术研发生物医药技术产品，主要包括蛋白质、多肽、抗体、疫苗，以及生物诊断试剂等产品。近年来我国的生物医药领域一直保持着稳定发展速度，也一直占据着生物研究的热点。但是生物制品由于生物过程复杂，影响因素众多，使得生物制品在生产过程中可能引入新的杂质，或者造成生物制品本身结构性质变得不均一。这些因素可能削弱生物药物的疗效，甚至造成生物毒性和机体免疫反应等不良结果。所以生物药物在进入临床测试之前必须经过一系列严格检测来确定生物药物是否合规。百泰派克了解生物制药领域开发所面临的挑战，专注于提供完整的生物药物鉴定和分析服务。
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。
生物药物表征服务内容
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生物药物鉴定服务 |
产品变异性分析 |
生物药物纯度分析 |
|---|---|---|
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北京百泰派克生物科技有限公司（Beijing Bio-Tech Pack Technology Company Ltd. 简称BTP）从事以生物质谱为依托的生物药物表征，大分子物质（包括蛋白质、多肽、代谢物）质谱分析以及小分子物质检测服务。
1、公司采用ISO9001质量控制体系，专业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、7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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