一文看懂 iTRAQ、SILAC 和无标记定量：有何区别与优劣？

在蛋白质组学研究中，蛋白质定量是理解生物系统动态变化的核心手段。随着质谱技术的发展，iTRAQ、SILAC 和无标记定量（Label-Free Quantification, LFQ）成为主流的三种定量策略。它们各具特点，适用于不同实验需求。

 

一、iTRAQ：异位标记，实现高通量多样本比较

1、原理概述

iTRAQ（Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantitation）是基于同位素标签的相对定量技术。实验流程中，蛋白质样本经胰蛋白酶消化成肽段后，用含有等质量的同位素标签试剂（通常为4-plex、6-plex或8-plex）进行化学标记。标记后的样本混合一起进行质谱分析，依据MS/MS级别释放的报告离子强度进行定量比较。

 

2、优势分析

• 多样本并行分析：一次实验可比较4至8个样本，节省仪器时间，减少批次效应。

• 高通量和高覆盖率：特别适用于大规模生物学重复实验或多时间点研究。

• 适配性强：可用于细胞、组织甚至复杂生物体样本。

 

3、局限性提示

• 定量精度受限于混合策略：样本混合比例若偏差，将直接影响定量结果。

• 低丰度蛋白信号易受抑制效应干扰（Ratio Compression）：导致真实变化被低估。

• 成本较高：iTRAQ试剂价格昂贵，对预算有限的项目存在一定压力。

 

二、SILAC：代谢标记，确保高准确度定量

1、原理概述

SILAC（Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture）采用稳定同位素标记必需氨基酸（如 ^13C6-赖氨酸、^13C6-精氨酸），通过细胞培养过程中自然代谢引入。轻重标签样本在培养阶段即被标记，收获后等量混合，共同进行蛋白提取、消化和质谱检测。

 

2、优势分析

• 定量准确性极高：标记发生在细胞生长过程中，避免了后期样本处理差异。

• 简化下游操作流程：标记后即可直接混合，减少批间偏差。

• 动态研究理想选择：如细胞应激反应、药物处理、时间序列实验。

 

3、局限性提示

• 局限于细胞系统：无法直接应用于原代组织、血浆等复杂样本。

• 培养条件要求严格：需要无标记氨基酸培养基，并确保细胞充分置换标记氨基酸。

• 标记成本和时间成本：对大规模细胞培养实验提出较高要求。

 

三、无标记定量（LFQ）：灵活且经济的定量选择

1、原理概述

无标记定量基于肽段离子峰面积或峰强度的直接比较，不需要任何同位素标记。通常结合高重复性的数据依赖采集（DDA）或数据独立采集（DIA）策略，通过精准的对齐和归一化算法，实现不同样本间蛋白丰度的相对定量。

 

2、优势分析

• 无需化学或代谢标记：适用性极广，可覆盖所有类型的生物样本。

• 经济高效：特别适合预算有限或大样本量的研究项目。

• 适配最新质谱平台：如结合DIA策略，可极大提升数据完整性和重复性。

 

3、局限性提示

• 对质谱仪稳定性要求高：批次间小幅漂移也可能引发系统性偏差。

• 数据处理复杂：需要依赖先进的软件算法进行峰提取、对齐和归一化。

• 生物学重复数量需充足：以弥补单次采集中的潜在随机误差。

 

四、如何选择适合的定量策略？

面对iTRAQ、SILAC和无标记定量这三种方案，选择应基于实验设计、样本类型、预算和数据精度需求综合考虑：

🔹如果样本量大、需多条件比较，且预算充足，iTRAQ是非常理想的选择。

🔹若关注动态过程、且样本来源于可培养细胞，追求最高定量精度，可以选择SILAC。

🔹当样本异质性大或预算受限时，且拥有高性能质谱平台和成熟的数据处理能力，无标记定量则提供了灵活而经济的方案。

不同方法之间并不存在绝对的优劣之分，关键在于与研究目标的契合度。近年来，结合不同策略的混合定量方法也在快速发展，如SILAC-LFQ结合、TMT-DIA整合，为复杂生物学问题提供了更为细致的数据解析能力。

 

在蛋白质组学研究中，选择最合适的定量策略，是确保实验成功与数据可靠性的关键一步。无论是倾向于iTRAQ、SILAC还是无标记定量，理解各自技术特点和应用边界，才能最大化发挥质谱平台的潜能。作为科研伙伴，百泰派克生物科技始终致力于为广大科研人员提供高质量、定制化的定量蛋白组分析服务，助力科学探索更进一步。

 

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