基于質譜（MS）的蛋白質組學分析已經成為一種強大的技術，可用于識別和定量復雜生物樣品中表達的蛋白質組。最常見的蛋白質組學分析方法是“自下而上”的分析方法，其中蛋白質被消化成組成性肽，然后通過HPLC-MS/MS和數據庫搜索進行分析，以確定與組成性肽相關的蛋白質。

目前已經涌現出許多令人興奮的自下而上的蛋白質組學分析方法在生物醫學中的應用趨勢。一個重要的趨勢是突破可以從微小樣本（例如從單個哺乳動物細胞產生的裂解物）中識別出的蛋白質數量的極限。就在幾年前，這類研究的記錄是在每個細胞中可以識別幾百個蛋白質。最近，將離子遷移譜（IMS）與傳統的質譜方法集成在一起的方法已經將這一記錄推到了可以在每個細胞中識別出數千個蛋白質。

自下而上的蛋白質組學分析在生物醫學中的應用的另一個趨勢是開發用質量標簽對樣品進行差異標記的策略，以允許對樣品進行半定量比較分析。然而，對于微量樣品的高靈敏、可重復分析仍然存在樣品易損失、反應易污染、結果難重復等問題。因此，開發一種快速、高效、自動化的全流程蛋白質組學樣品制備和分析系統至關重要。

針對上述挑戰，一種潛在解決方案是采用微型化的液體處理技術：數字微流控技術（DMF）進行微量樣品的自動化處理。DMF技術是一種基于電場控制液滴在電極陣列上運動的技術，其微量化的處理體積為反應提供了快速傳熱和傳質的優勢，而該系統的半封閉和自動化控制模式可有效減少手動操作引入的污染和人為操作誤差。

近日，多倫多大學Aaron Wheeler教授團隊開發了可實現蛋白質組學樣品還原、烷基化、酶切、同位素標記和液質聯用分析的全流程自動化數字微流控系統。該系統集成了加熱控制、液體操控、二甲基標記技術、HPLC-MS/MS液質聯用自動化接口，實現了納克級微量樣品的精準相對定量。

用于蛋白質組學樣品處理和分析的一體化數字微流控（DMF）系統

一體化數字微流控（DMF）系統，用于蛋白質組學分析流程

此外，該系統已成功應用于乳腺癌細胞和組織樣品的研究，鑒定到多種已知蛋白質標志物和相關通路。該系統為基于蛋白質組學的癌癥分型和疾病診斷等領域的高精準、全自動化研究提供了全新的思路和技術。

使用一體化數字微流控（DMF）系統對乳腺癌細胞裂解物進行二甲基標記

使用一體化數字微流控（DMF）系統分析兩種乳腺癌細胞系MCF-7和MDA-MB-231之間最具差異性的蛋白質

審核編輯：劉清