深入解析免疫肽组学:从样本准备到数据分析

    免疫肽组学(Immunopeptidomics)是近年来发展迅猛的前沿技术,聚焦于鉴定并解析主要组织相容性复合体(MHC)呈递的抗原肽段。这一技术在肿瘤免疫治疗、疫苗研发、自身免疫疾病研究中展现出巨大潜力。

    一、什么是免疫肽组学?为何重要?

    免疫肽组学是利用高分辨质谱技术分析MHC分子呈递的肽段(即免疫肽)的组学方法。这些肽段反映了细胞内蛋白质降解的真实状态,是T细胞识别异常细胞(如癌细胞或感染细胞)的关键线索。

    免疫肽组学的技术挑战更大,但生物学意义也更为直接:

    • 精准识别潜在抗原,用于设计癌症疫苗或个体化免疫疗法;

    • 揭示肿瘤免疫逃逸机制;

    • 监测免疫治疗反应与耐药机制。

    二、样本准备:成功的第一步

    免疫肽组学的样本前处理非常关键,因为MHC结合肽的丰度极低,且易于降解。一个稳定、重复性高的样本处理流程,是后续数据可靠性的基础。

    1、细胞裂解与MHC免疫共沉淀

    利用抗MHC-I或MHC-II的单克隆抗体进行免疫共沉淀(Immunoprecipitation, IP)是标准步骤。通常需要:

    • 大量细胞或组织样本(>10^7 cells);

    • 冷链操作,避免蛋白降解;

    • 优化的裂解缓冲液,确保MHC复合物完整提取。

    2、肽段释放与纯化

    从MHC复合物中释放的肽段需要进一步分离和净化。此步骤常用方法包括:

    • 酸洗脱法(如0.1% TFA)释放结合肽;

    • C18固相萃取柱富集肽段,去除杂质和大分子蛋白;

    • 冻干浓缩便于后续质谱上样。

    三、质谱分析:解析抗原图谱的核心技术

    免疫肽长度短(8–14 aa)且无酶切位点,这对质谱提出了更高要求。

    1、仪器选择:高分辨率是关键

    建议使用Orbitrap Fusion Lumos、Exploris 480等高分辨率质谱系统,配合nano-LC系统实现对低丰度肽段的高灵敏检测。

    2、数据采集方式:DDA vs. DIA

    • DDA(Data Dependent Acquisition):适用于新抗原的发现,数据质控容易;

    • DIA(Data Independent Acquisition):适合已知抗原数据库的定量分析,重现性更好。

    四、数据分析:从肽段到生物学解释

    免疫肽组学的数据分析流程,既需要蛋白组学算法,也需针对MHC结合特征进行专门设计。

    1、肽段鉴定

    使用如PEAKS、MaxQuant、MSFragger等软件进行无酶特异性搜索,同时需设置如下参数:

    • 无酶切限制;

    • 氧化修饰与脱氨等常见修饰;

    • 精确的母离子和碎片质量容差(<10 ppm)。

    2、MHC结合预测与表位注释

    将鉴定出的肽段导入NetMHCpan、MHCflurry等工具,预测其与特定HLA等位基因的结合能力。

    此步骤可用于:

    • 新抗原筛选;

    • 疫苗候选肽段筛选;

    • 个体化免疫治疗策略制定。

    3、下游功能注释

    整合蛋白注释数据库(如Uniprot、GO、KEGG),实现对源蛋白的功能注释、通路富集分析等,为抗原发现提供生物学解释。

    五、挑战与未来趋势

    虽然免疫肽组学已应用于多个前沿领域,但仍面临不少挑战:

    • 低丰度肽段的检测灵敏度限制;

    • MHC等位基因的复杂性;

    • 跨个体样本的可比性问题。

    未来的研究将更关注于:

    • 单细胞水平的免疫肽分析;

    • 与空间转录组、免疫组库数据的多组学整合;

    • AI辅助的抗原预测与靶点优选。

    免疫肽组学正在重塑我们对抗原呈递与免疫识别的理解。在这一复杂但前景广阔的领域中,高质量的数据获取和精准的生物信息分析缺一不可。作为国内领先的质谱与蛋白组学服务提供商,百泰派克生物科技已建立完备的免疫肽组学技术平台,覆盖从样本制备、MHC富集、质谱检测到生信分析的全流程。我们服务于多个国家重大项目与创新药企业,帮助客户高效识别免疫相关靶点,加速疫苗与细胞治疗的研发进程。

    百泰派克生物科技--生物制品表征,多组学生物质谱检测优质服务商

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