
Q1:Label-Free Quantification (LFQ)的技術(shù)特點(diǎn)是什么?
A1:
1、無(wú)需化學(xué)或同位素標(biāo)記
直接基于質(zhì)譜信號(hào)進(jìn)行定量,避免了標(biāo)簽引入的額外步驟與成本。
2、準(zhǔn)確度略低于標(biāo)記定量
由于缺乏內(nèi)源性或外源性標(biāo)簽的校正,LFQ 的定量精確性通常略低于 SILAC、TMT 等標(biāo)記方法。
3、樣本通量高、靈活性強(qiáng)
不受標(biāo)簽通道數(shù)量限制,可同時(shí)分析更多樣本,適合大規(guī)模研究。
4、對(duì)實(shí)驗(yàn)一致性要求高
定量結(jié)果易受樣品前處理、液相色譜穩(wěn)定性和儀器狀態(tài)影響,需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制與歸一化處理。
5、至少需要 3 個(gè)技術(shù)和生物學(xué)重復(fù)
以提高數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)可靠性,降低實(shí)驗(yàn)波動(dòng)對(duì)定量結(jié)果的影響。
Q2:LFQ 主要有哪些常用定量策略?
A2:Label-Free Quantification(LFQ)主要有以下兩種常用定量策略:
1、峰面積積分(Area Under the Curve, AUC)
通過(guò)提取 MS1 層面的色譜峰并計(jì)算曲線(xiàn)下面積,反映肽段在不同樣品中的相對(duì)豐度,精度較高,適合檢測(cè)信號(hào)穩(wěn)定且峰形良好的數(shù)據(jù)。
2、譜圖計(jì)數(shù)(Spectral Counting)
統(tǒng)計(jì)目標(biāo)蛋白質(zhì)在 MS/MS 中被采集和鑒定的譜圖次數(shù),用于估算相對(duì)豐度,方法簡(jiǎn)單,但對(duì)低豐度蛋白的敏感性較差。
Q3:在 LFQ 中,DDA 和 DIA 哪種采集模式更優(yōu)?
A3:在 LFQ(Label-Free Quantification)中,DIA(Data-Independent Acquisition)通常更優(yōu),原因如下:
- DDA(Data-Dependent Acquisition)
依據(jù)信號(hào)強(qiáng)度選擇前體離子進(jìn)行碎裂,適合探索性鑒定,但低豐度肽段易漏檢,跨樣本數(shù)據(jù)缺失率較高。
- DIA(Data-Independent Acquisition)
采用全譜采集方式,覆蓋所有前體離子,數(shù)據(jù)重復(fù)性和一致性好,缺失值率低,尤其適合大規(guī)模、多批次 LFQ 項(xiàng)目。
總結(jié):若目標(biāo)是提高定量一致性、減少缺失值并適應(yīng)大規(guī)模比較分析,推薦 DIA;若是以新蛋白發(fā)現(xiàn)為主的探索性研究,DDA 仍有應(yīng)用價(jià)值。
Q4:為什么無(wú)標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué),可以比較不同類(lèi)型的樣品?
A4:無(wú)標(biāo)記定量基于質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度或譜圖計(jì)數(shù)進(jìn)行相對(duì)定量,不依賴(lài)統(tǒng)一的化學(xué)或同位素標(biāo)簽。只要不同類(lèi)型的樣品在前處理、色譜條件、質(zhì)譜采集和數(shù)據(jù)分析流程上保持一致,并通過(guò)保留時(shí)間對(duì)齊等算法識(shí)別相同肽段,就能實(shí)現(xiàn)跨樣品類(lèi)型的蛋白豐度比較。
Q5:如何解決 LFQ 中的缺失值問(wèn)題?
A5:無(wú)標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)本質(zhì)上依賴(lài)質(zhì)譜信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行相對(duì)定量,因此,任何一個(gè)步驟的波動(dòng),如樣本前處理、液相分離穩(wěn)定性、質(zhì)譜儀性能狀態(tài)等,都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失或檢測(cè)不到,表現(xiàn)為數(shù)據(jù)矩陣中的大量缺失值(Missing Values)。
為減少缺失值影響,可采取以下措施:
1、優(yōu)化樣品前處理,降低蛋白降解與肽段損失。
2、保持色譜與質(zhì)譜系統(tǒng)穩(wěn)定,減少峰漂移與信號(hào)波動(dòng)。
3、增加技術(shù)和生物學(xué)重復(fù),提高檢測(cè)覆蓋率與統(tǒng)計(jì)可靠性。
4、采用 DIA 等全譜采集模式,降低低豐度肽段漏檢率。
5、在數(shù)據(jù)分析中合理填補(bǔ)缺失值(如低豐度假設(shè)插補(bǔ)),并結(jié)合歸一化提高比較精度。
Q6:進(jìn)行 LFQ 時(shí),如何處理共享肽段(shared peptides)?
A6:共享肽段是指來(lái)源于多個(gè)蛋白質(zhì)、序列完全相同的肽段。處理方式主要有兩種:
1、排除法:在定量計(jì)算中僅使用 wéi yī 肽段(unique peptides),避免共享肽段引入的歸屬不確定性。
2、分配法:基于概率模型或肽段在各蛋白的 wéi yī 肽段信號(hào)比例,將共享肽段信號(hào)按比例分配到對(duì)應(yīng)蛋白,從而保留更多定量信息。
選擇方法取決于研究目的:探索性研究可優(yōu)先保留信息(分配法),而高精度定量通常傾向于排除法。
Q7:在 LFQ 中,如何判斷定量結(jié)果的顯著性?
A7:需結(jié)合統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)(如 t 檢驗(yàn)、ANOVA)與多重假設(shè)檢驗(yàn)校正(FDR 控制),并建議結(jié)合生物學(xué)重復(fù)計(jì)算變異系數(shù)(CV)來(lái)評(píng)估定量的穩(wěn)健性。
Q8:非標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)和標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)的適用場(chǎng)景有何差別?
A8:
1、非標(biāo)記定量(LFQ,尤其是 DIA 模式)
更適合樣本組數(shù)較多(通常超過(guò) 10 組)、來(lái)源差異較大(不同物種、組織或部位)的平行蛋白組定量研究。適用于需要判斷蛋白是否存在、追求高精度定性與定量、并希望避免標(biāo)簽或分組帶來(lái)的系統(tǒng)誤差的項(xiàng)目。同時(shí),采集的數(shù)據(jù)可多次進(jìn)行深度挖掘與再分析。
2、標(biāo)記定量(如 TMT、iTRAQ、SILAC)
更適合同時(shí)比較的樣本數(shù)較少(通常 ≤10 組),且樣本背景一致性較高(同一物種、相同類(lèi)型樣本)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在這些情況下,標(biāo)記定量能在單次質(zhì)譜運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)多樣本的高精度比較,降低批次效應(yīng)。
Q9:如何在 LFQ 中判斷“有無(wú)”表達(dá)差異?
A9:對(duì)同一樣本的多次質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果通常不會(huì)完全一致,重疊率大概為70%。為了后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析的合理性,一般僅保留在三次技術(shù)重復(fù)中至少兩次被鑒定(即具有非零定量值)的蛋白質(zhì),并以平均值進(jìn)行定量。如果某蛋白在一組樣本的三次重復(fù)中均無(wú)定量值(或定量值為零),而在另一組中至少兩次出現(xiàn)非零定量值,則可初步判斷存在“有無(wú)”差異。不過(guò),這類(lèi)差異的結(jié)論需謹(jǐn)慎對(duì)待,建議結(jié)合其他驗(yàn)證手段(如 PRM、Western blot)進(jìn)行確認(rèn)。
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