蛋白質作為功能分子，在生命活動中起到非常關鍵的作用。蛋白質組學研究的最終目標是對整個組織或細胞蛋白質組進行全面的研究。

基于質譜(MS)的蛋白質組學已經成為全球范圍內測量生物系統中蛋白質分子的主要工具之一。可以從復雜的蛋白質組中識別和定量數千個蛋白質。

在2020年12月，Nature Methods上發表了《diaPASEF: parallel accumulation-serial fragmentation combined with data-independent acquisition》一文，把蛋白質組學的研究推入了4D時代。

文章中提到的timsTOF Pro 4D質譜技術通過分析分子量和離子淌度的相關性，搭配最新的DIA數據采集模式，不僅覆蓋了選擇窗口中整個質核比范圍，還提高了識別入射離子的分辨率，從而可以鑒定到更多的蛋白質種類，也更加具有微量樣本檢測優勢。

這為科研用戶對極難獲得的珍貴樣本進行研究提供了保證。timsTOF Pro質譜儀穩定性高、對于修飾肽段的鑒定可靠性增加的特點，也使科研用戶們可以用此質譜儀應對更廣泛的科學研究問題。

01技術原理

利用質譜儀開展的蛋白組學研究中，質譜的掃描速度會影響蛋白的鑒定深度。引入雙TIMS/PASEF (Parallel Accumulation - SErial Fragmentation平行累積串行碎裂)分離技術的timsTOF Pro平臺使得蛋白質組學進入了4D蛋白質組學新時代。

傳統的3D分離技術包括保留時間（retention time）、質荷比（m/z）、離子強度（intensity），4D分離技術增加了第四個維度——離子淌度（mobility），進而大幅度的提高了掃描速度和檢測靈敏度，大幅提升蛋白鑒定的數量和覆蓋率。

timsTOF Pro創新性地使用了雙TIMS分離/富集裝置，離子在第一個TIMS部分中進行累積，在第二個TIMS中根據淌度進行分離，經過分離后的離子繼續用于MS/MS碎裂。

往復進行此過程，當第二個TIMS進行分離時，第一個TIMS也同時在平行地累積離子，這樣可以實現近乎100％的離子利用率，并減少1價離子（雜離子）的干擾。

02 技術優勢

更快的速度，大于 120 Hz MS/MS，是實際樣本分析掃描速度最快的質譜儀。

更高的靈敏度，利用離子淌度在時間和空間進行聚焦，使靈敏度提高了20倍，對微量樣品適應性好。

更高的專屬性，與傳統3D質譜相比增加了離子淌度這一維度，可對待測蛋白進行四維鑒定和定量分析，提高譜圖可靠性。

更高的峰容量，通過離子淌度維度的加入使峰容量增加了10倍，能鑒定到更多的蛋白。

在任何速度下均能保持高分辨率。

性能穩定，耐臟，重現性好。

03 實驗流程

04 應用場景

05 應用樣本類型

06 微量樣本數據結果展示

SBC對微量Hela QC樣本、流式分選肝癌細胞樣本和冰凍眼眶顯微切割樣本開展了蛋白質組實驗，并進行了生物信息學分析。結果展示如下：

冰凍眼眶顯微切割組織

由以上結果可以看出，在微量Hela QC樣本、流式分選肝癌細胞樣本和冰凍眼眶顯微切割樣本的測試中，即使在微量樣本中仍然可以鑒定出數千的蛋白質，這相比于其他的質譜平臺，在鑒定數量上大大提高，占有絕對的優勢。使用此蛋白質譜平臺可以得到準確且高質量的數據和分析結果，在微量樣本使用方面可滿足蛋白領域科研用戶的更多需求。

07 數據分析部分結果展示

蛋白鑒定分析：

差異蛋白分析：

功能挖掘：

08 研究思路

09 應用案例

案例一：4D蛋白質組學分析新冠肺炎早期的免疫抑制特征

本研究利用4D定量蛋白質組學檢測技術（4D-DIA）對來自新冠肺炎感染者、健康捐獻者和非新冠病毒感染的肺炎患者的尿樣進行分析。檢測到的分子水平變化暗示新冠肺炎感染早期階段存在免疫抑制和tight junction的損傷發生。研究者進一步將新冠肺炎患者按照疾病程度分為中度和重度兩組并進行比較發現：在重度患者中出現了激活的免疫反應，并提出了新冠病毒感染的“兩階段”發病機制。基于上述結果，他們加深了對新冠肺炎感染臨床特征的理解，并為未來研究機制和治療方法提供資源。

研究設計

新冠肺炎“兩階段”模型

案例二：多組學分析揭示了疤痕和再生傷口愈合過程中不同的分子事件

再生是組織修復的關鍵，但皮膚損傷通常會產生纖維化的、無功能的疤痕。開發促進再生的療法需要嚴格了解從損傷到纖維化或再生的分子進展。在此，研究者在轉錄（單細胞RNA測序）、蛋白質（TIMSTOF蛋白質組學）和組織（細胞外基質超微結構分析）水平上對瘢痕與YAP抑制誘導的傷口再生進行分析。

結果顯示，破壞YAP的機械傳導，可以通過激活Trps1和Wnt信號的成纖維細胞產生再生修復。他們也通過體內基因敲除和在傷口中過表達進行驗證，確定Trps1是一個關鍵的調節基因。該研究的發現作為傷口再生的多組學圖譜，對病理性纖維化有治療性意義。

纖維化和再生性傷口的多模式分析

識別修復的分子軌跡

確定Trps1在再生中的功能意義

審核編輯：劉清