什么是DIA蛋白质组学？核心技术全解析

在蛋白质组学迈向高通量、高精度与大规模队列研究的今天，DDA（Data-Dependent Acquisition，数据依赖采集）采集模式逐渐暴露出瓶颈：扫描效率受限、定量重现性差、低丰度蛋白易丢失。DIA（Data-Independent Acquisition）数据非依赖采集 正逐渐成为科研人员揭示复杂生物系统的新宠。相比DDA（Data-Dependent Acquisition）方法，DIA不仅提升了蛋白定量的准确性，还显著增强了数据重现性和覆盖深度。

 

那么，DIA蛋白质组学到底是什么？为何它正在成为质谱技术的新主流？又有哪些关键技术构成了DIA分析的核心？本文将带您全面解析。

 

一、什么是DIA蛋白质组学？（工作原理与采集机制）

DIA（数据非依赖采集）是一种新型的质谱采集模式，其核心理念是：在MS分析过程中，不再选择个别母离子进行碎裂，而是将整个质量扫描范围划分为若干窗口，系统性地碎裂全部离子，实现无偏、全覆盖式的数据采集。与DDA不同，DIA不会“优先选择”高丰度肽段，而是对所有离子无偏向地采集，从而获得更全面、更稳定的蛋白质组数据。

 



表1. 工作流程对比：DDA vs DIA

 

DIA通过不丢弃任何潜在离子，确保数据的全面性与一致性，这使其特别适用于大队列、多时间点、生物标志物筛选等高精度需求的研究场景。

 

二、DIA技术的发展历程与主流平台

DIA并非新技术，其理论可追溯至20世纪90年代，但直到近十年，得益于质谱硬件性能飞跃与数据分析算法的进步，才真正实现高效、准确地应用。

1、关键发展节点

（1）2012年 SWATH-MS（SCIEX）提出：首次提出窗口式全离子碎裂采集；

（2）2014年 OpenSWATH发布：开启开源DIA分析；

（3）2018年 Spectronaut、DIA-NN发布：标志DIA算法成熟；

（4）2020年 diaPASEF（Bruker）问世：结合离子迁移率，提升灵敏度和速度；

（5）2021年 library-free DIA方法普及：无需先验谱图库也能进行高精度定量。

 

2、主流DIA质谱平台

 



表2. 主流DIA质谱平台

 

百泰派克生物科技配备多平台DIA质谱系统（包括SWATH、diaPASEF与SureQuant），支持包括DDA建库、DIA检测、PRM验证在内的全流程蛋白组解决方案。

 

三、DIA蛋白质组学的核心优势

1、更高的检测覆盖度

DIA可避免DDA采集中“忽略低丰度肽段”的选择性偏倚，尤其适合复杂样本（组织、血浆、FFPE等）中难以稳定检出的调控蛋白、细胞因子等。

 

2、更强的数据重现性

由于DIA采集顺序固定，每个样本均可获得相似的离子信息，适合大队列或时间序列实验，保证数据在不同批次、时间、仪器之间的一致性。

 

3、更高的数据利用效率

DIA数据保存了全范围MS/MS碎片信息，具有极强的可重复挖掘性：

• 可结合新算法、新数据库进行再分析；

• 适合构建长期“蛋白谱图谱库”资产；

• 在样本无法重复采集的项目中尤具价值（如临床、动物实验）。

 

4、灵活的分析策略（建库 / 无库）

DIA数据支持：

• 谱图库依赖分析（Library-based）：配合DDA构建项目专属谱库，精度高；

• 库自由分析（Library-free）：无需建库，分析效率高；

• 混合策略：兼顾深度与通量。

 

四、DIA分析流程：从采集到定量的系统解析

1、样本前处理

标准蛋白质组流程（裂解、酶解、净化），建议保持批间一致性。适合用于DIA的样本类型包括细胞、组织、血清/血浆、FFPE样本等。

 

2、DIA质谱采集

采用优化的分窗策略（固定或不等宽），根据平台设定30~60个窗口，对母离子进行全范围碎裂。

 

3、数据处理流程

 



表3. DIA数据处理流程

 

4、常用分析软件

（1）Spectronaut；

（2）DIA-NN（免费开源，速度快，精度高）；

（3）OpenSWATH（早期主流开源工具）；

（4）Skyline（适合验证性分析，支持PRM/DIA混合）。

百泰派克生物科技提供定制化DIA数据分析报告，包括差异分析、GO/KEGG通路注释、聚类分析、蛋白互作网络等，支持SCI文章级图表输出。

 

百泰派克生物科技：高质量DIA蛋白质组学服务平台

我们构建了覆盖从样本制备到数据挖掘的DIA蛋白组学一体化服务流程，具有如下优势：

• 多平台支持（Orbitrap Exploris、TripleTOF 6600、timsTOF Pro）

• 专业谱图库构建策略，支持人、小鼠、植物等多物种

• 提供生物学富集分析、蛋白互作网络、靶点预测等增值服务

• 提供可重复使用的数据包，支持后续文章补充分析

DIA技术的迅猛发展，正加速蛋白质组学从“探索性”走向“量化科学”。它不仅提升了数据质量，也为系统生物学、临床转化研究提供了新的可能。欢迎联系我们，获取免费的DIA实验设计建议或获取示例数据包，开启您的高通量蛋白质组研究之旅！

 

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