免疫多肽组学指南：质谱技术在抗原发现中的应用
在肿瘤免疫治疗、个体化疫苗开发和自身免疫疾病研究的浪潮下，科学界对抗原发现提出了更高要求。特别是在精准医学时代，研究人员需要识别出能被免疫系统真实看到的抗原，这些抗原不仅是潜在的药物靶点，也关系到免疫反应是否能够被成功激活。免疫多肽组学（Immunopeptidomics）作为一项直接解析MHC分子所呈递天然肽段的质谱驱动技术，正逐渐成为研究抗原呈递的金标准。通过从细胞或组织中纯化MHC复合物并利用高分辨率质谱仪对其结合的肽段进行直接检测，免疫多肽组学为科研人员提供了更真实、更全面的抗原图谱。尤其在肿瘤新抗原发现领域，该技术已被用于个体化疫苗开发、CAR-T靶点验证以及免疫逃逸机制研究，展现出巨大应用前景。
一、什么是免疫多肽组学？
在高等生物中，MHC分子负责将内源性或外源性蛋白水解为短肽，并将其运输至细胞膜表面供T细胞识别。MHC I类分子主要呈递来自细胞质的内源蛋白，而MHC II类则处理胞外抗原。免疫多肽组学正是通过从MHC分子中洗脱并鉴定这些天然结合肽段，直接揭示被免疫系统识别的蛋白片段。这种策略能发现突变体、融合蛋白及非编码区翻译产物等隐藏抗原，拓展了免疫靶点发现的边界。
二、质谱在免疫多肽组学中的核心作用
1、样本制备：从MHC分子中富集天然肽段
免疫多肽组学的第一步，是从细胞裂解物中选择性富集MHC分子。通常采用抗MHC特异性抗体共沉淀法对其进行富集，随后在温和条件下洗脱MHC结合肽段。这些肽段随后经浓缩、脱盐处理后被送入质谱仪分析。
该步骤的关键在于：
（1）保证肽段回收率高且特异性强；
（2）避免非特异性蛋白杂质干扰；
（3）最大限度保留低丰度肽段。
2、LC-MS/MS 分析：肽段序列的高灵敏检测
进入质谱分析阶段后，常采用纳流液相色谱（nanoLC）联用高分辨质谱进行肽段鉴定。主流平台包括Orbitrap Exploris、Q Exactive系列等。这些仪器具备以下优势：
（1）在纳摩尔级别下实现肽段检测；
（2）适配8-14个氨基酸的短肽碎裂规律，采用优化的HCD能量；
（3）支持DDA（数据依赖采集）与DIA（数据独立采集）并行策略，提高覆盖度。
3、数据分析：应对非酶切肽段的挑战
免疫肽段并非源于酶切，缺乏固定肽段断裂位点，导致搜索策略效果不佳。为此，科研人员需采用如下策略：
（1）无酶（no-enzyme）模式数据库搜索；
（2）构建融合突变体、非编码区翻译产物等定制数据库；
（3）应用机器学习或深度学习算法（如NetMHCpan、DeepLigand）预测MHC结合能力；
（4）多组学整合，如将转录组、突变组数据引入分析流程，增强肽段鉴定置信度。
三、技术挑战与未来趋势
1、挑战一：样本需求量大
由于MHC结合肽段丰度极低，常需毫克级蛋白输入量或百万级细胞样本，对样本质量和制备流程提出高要求。
2、挑战二：假阳性率高，数据分析复杂
非特异性肽段与搜索算法缺陷容易导致假阳性肽段标注，需依赖高置信度的质谱阈值设定与手动验证。
3、趋势一：DIA技术与AI算法结合
DIA技术结合深度学习的谱图解卷技术，将大幅提升免疫肽段的覆盖率和重现性。
4、趋势二：多组学整合提高新抗原发现效率
整合突变组、转录组与表观组信息，有望构建抗原优先级评分体系，加速候选新抗原筛选与验证过程。
免疫多肽组学以其真实、直接、高分辨率的抗原识别能力，为肿瘤免疫治疗、疫苗研发及自身免疫疾病研究注入全新动能。而质谱技术则是驱动这一新兴领域发展的核心引擎。从样本富集到数据解读，每一步都对实验平台、质谱灵敏度与分析算法提出严苛要求。对于研究者而言，深入理解免疫多肽组学的技术流程与应用边界，将为科学问题提供更精确的答案，也为下一个突破性的发现打下坚实基础。百泰派克生物科技致力于将复杂的质谱技术转化为可落地的科研方案，助力科研人员在免疫研究的前沿不断突破。
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