LC-MS/MS 在无标记定量蛋白质组学中的应用解析

一、LC-MS/MS：无标记定量的核心技术支撑

无标记定量（Label-Free Quantification, LFQ）之所以成为当前蛋白质组学研究中的主流定量方式之一，很大程度上得益于 LC-MS/MS 技术的发展。LC-MS/MS 是液相色谱与串联质谱的联合平台，其中 LC 负责将复杂多肽混合物进行高效分离，MS/MS 则对分离后的肽段进行定性与定量检测。在 LFQ 中，质谱一级（MS1）的信号强度——即肽段的峰面积，是蛋白相对丰度计算的关键依据，而 MS/MS 生成的碎片谱图则用于蛋白鉴定。这种依赖高分辨率、高稳定性的检测体系，使得 LC-MS/MS 成为 LFQ 成败的决定性因素。

 

二、从样本到数据：LC-MS/MS 在 LFQ 中的完整流程解析

无标记定量蛋白质组学的实验流程从样本准备开始。蛋白抽提后需进行酶解、脱盐并统一浓度，确保上机一致性。随后，样本经纳升液相色谱分离系统处理，通常使用反相 C18 柱，并通过梯度洗脱在 60~120 分钟内缓慢释放肽段，有效提升分离度，减少共洗脱现象。随后进入质谱分析阶段，常用的数据采集模式包括 DDA（依赖最强离子进行碎裂）和 DIA（覆盖所有预设 m/z 区间，数据完整性更强）。最后，通过 MaxQuant、DIA-NN 等工具完成蛋白定量、归一化处理和差异分析，构建表达谱及功能注释。

 

1、蛋白样本前处理

LFQ样本无需标记，通常包括以下步骤：

（1）蛋白抽提与定量（BCA、Bradford）

（2）胰酶酶解生成多肽

（3）肽段脱盐纯化（C18柱）

（4）上样浓度标准化处理

百泰派克采用自动化液处理平台实现高通量样本前处理，提升数据一致性。

 

2、液相色谱分离（LC）

肽段混合物上样后，先通过纳升级反相色谱系统进行分离：

（1）使用 C18 纳柱（通常为75 µm × 15 cm）

（2）梯度洗脱时间常设为60-120分钟，以提高分辨率

（3）搭配在线纳喷（nanoESI）提升离子化效率

高质量的分离能减少肽段共洗脱，提升峰识别的准确性，是获得高信噪比MS数据的关键。

 

3、质谱检测（MS/MS）

无标记定量常见数据采集模式包括：

（1）DDA（Data-Dependent Acquisition）：

• 先进行MS1全扫描（300–1800 m/z）

• 选择Top-N最强峰碎片化（MS2）进行定性分析

• MS1强度用于定量（LFQ核心）

（2）DIA（Data-Independent Acquisition）：

• 将m/z区间划分为连续窗口，同时碎裂所有肽段

• 配合离线谱图库或人工建库，提升数据完整性

• 更适合大样本量或对缺失值敏感的项目

 

4、数据提取与分析

采集完成后，LFQ定量依赖于特定软件平台进行数据提取与统计：

（1）MaxQuant + Perseus：目前最主流的LFQ分析组合，支持蛋白鉴定、定量与差异分析；

（2）MSFragger、DIA-NN（DIA用）：支持更快的数据搜索与高灵敏度的定量建库；

（3）数据标准化：Log2转化、Z-score归一、缺失值填补等；

（4）差异分析 + 功能富集 + 网络构建（如GO、KEGG、PPI分析）一体完成。

百泰派克拥有专业生信团队，可根据客户研究目标提供从原始数据至发表级图表的一站式分析服务。

 

三、无标记定量蛋白质组学技术优势与潜在挑战

1、技术优势：

（1）无需标记，简化流程，降低成本

（2）适合大规模样本批次分析

（3）支持任意样本补充、灵活上机

（4）数据易于与转录组、代谢组对接

 

2、挑战与应对：

（1）批间差异与LC漂移：解决方案是引入QC样本 + RT对齐算法；

（2）缺失值问题：通过多重插补 + 数据归一化模型优化；

（3）低丰度蛋白识别率低：延长色谱梯度 + 使用DIA模式 + Orbitrap高灵敏设备提升覆盖。

 

四、适用场景广泛，灵活应对各类研究需求

得益于 LC-MS/MS 平台的不断升级，LFQ 已广泛应用于多种研究方向，包括癌症组织或血浆样本的差异表达分析、药物处理前后蛋白谱变化监测、细胞信号通路激活状态评估、外泌体及微量样本定量研究等。尤其在机制探索、标志物筛选与高通量初筛阶段，LFQ 展现出性价比高、结果全面、流程灵活的优势。通过合理优化 LC 梯度、质谱参数与数据分析路径，研究者可基于 LC-MS/MS 平台构建系统而稳定的蛋白质表达数据库。

 

五、百泰派克生物科技：为您的 LFQ 项目提供专业支撑

百泰派克配备多台 Thermo Orbitrap 系列质谱仪，结合高效液相色谱系统与自动化前处理平台，能够为不同研究需求提供个性化 LFQ 技术解决方案。无论是 10 样本还是 100 样本，无论是组织、血液还是外泌体，我们都能提供从样本制备、质谱上机、数据提取到功能注释的全流程服务，并可按需整合代谢组、转录组等多组学分析需求。我们致力于让科研人员以更低的实验门槛，获得更高质量的数据支持与结果转化能力。

 

LC-MS/MS 不仅是 LFQ 的基础，更是其精度和可重复性的保障。随着质谱硬件性能提升和数据算法不断优化，无标记定量蛋白质组学将在更多科研和产业化场景中发挥更大潜力。如果您正在筹划蛋白组定量研究，欢迎与百泰派克生物科技联系，我们将为您的研究提供强有力的技术支持和解决方案，助力科研成果从“可见”到“可发表”。

 

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