多反应监测（MRM）在蛋白质定量分析中的应用

在生命科学研究和生物医学领域，蛋白质的定量分析对于理解生物过程、发现疾病标志物及开发新型疗法具有重要意义。多反应监测（Multiple Reaction Monitoring, MRM）作为基于质谱技术的高特异性、高灵敏度定量方法，已成为目标蛋白质定量分析的重要工具。

 

一、多反应监测（MRM）技术概述

1、什么是多反应监测（MRM）？

MRM是一种利用三重四极杆质谱仪（Triple Quadrupole MS）进行特定离子对（母离子→子离子）监测的质谱扫描模式。通过设定特定的离子转化路径，MRM可以在复杂生物样品中选择性地检测目标肽段，实现高灵敏度和高特异性的定量分析。

 

2、MRM的工作原理简述

MRM模式通常涉及三步筛选过程：第一四极杆（Q1）筛选目标母离子，碰撞池（q2）诱导母离子碎裂，第二四极杆（Q3）筛选特定的子离子。只有符合预设质量-质量对（mass transition）的离子才被记录，大幅度降低了背景噪音，提高了检测灵敏度和定量准确性。

 

二、多反应监测（MRM）在蛋白质定量分析中的优势

1、高特异性和高灵敏度

通过选择性监测特定的离子转化路径，MRM能够有效区分目标肽段与其他背景分子，实现亚飞摩尔（attomole）级别的检测限。这一特性使其尤其适合分析低丰度蛋白质和复杂生物基质样本。

 

2、广泛的动态范围

MRM可实现4~5个数量级的动态检测范围，覆盖从高丰度到低丰度蛋白质的定量需求，特别适用于血浆、组织提取物等复杂样品中多靶点分析。

 

3、高重复性和定量准确性

得益于稳定的离子监测模式和内源性/外源性标准的引入，MRM在多批次实验中表现出良好的重复性，且具备绝对定量的潜力，为生物标志物验证和临床研究提供可靠的数据支持。

 

三、多反应监测（MRM）在不同蛋白质定量应用中的实践

1、靶向蛋白质组学研究

在探索疾病机制、药物反应及信号通路调控过程中，科研人员常常需要验证筛选出的候选蛋白质。MRM技术因其高通量、定量精确的特点，已成为验证阶段不可或缺的工具。例如，在肿瘤标志物研究中，MRM可以对几十至上百个候选蛋白质进行同步定量，极大加快了候选分子的验证速度。

 

2、临床生物标志物验证

相比Discovery Proteomics，MRM提供了更具临床可转化潜力的定量数据。在心血管疾病、肿瘤及自身免疫性疾病的标志物开发中，MRM被广泛应用于大规模队列样本的验证阶段，如精确定量血浆中的低丰度蛋白质（如细胞因子、炎症因子）。

 

3、药物作用机制研究

在药物研发过程中，理解药物与靶点蛋白质之间的相互作用至关重要。MRM可用于监测药物处理前后靶蛋白水平的变化，帮助解析药效机制及耐药性发展过程。例如，通过MRM定量药物暴露后细胞系中特定信号通路蛋白表达的变化，可直观反映药物的作用效果。

 

4、多重靶点同步检测

MRM能够同时监测多个靶蛋白，且无需依赖抗体资源，提高了实验效率和数据通量。近年来，基于MRM的多靶点蛋白定量方法被广泛应用于感染性疾病、多发病种的综合诊断与生物标志物面板的开发。

 

四、如何优化MRM蛋白质定量实验设计？

1、合理选择目标肽段（Surrogate Peptides）

选择具有代表性、稳定性好、无修饰且易离子化的肽段是成功进行MRM定量的前提。通常，每个目标蛋白需要筛选2~3个高质量的代表肽段以确保数据可靠性。

 

2、优化离子对选择与参数设置

每个肽段应至少选择2~3个高响应、低背景的子离子进行监测（即transition），同时优化碰撞能量（Collision Energy）等质谱参数，以获得最佳的信噪比。

 

3、使用稳定同位素标记内标

引入稳定同位素标记肽（SIS peptides）作为内标，能够有效纠正样本处理、离子化效率及仪器波动等引入的误差，从而实现更为准确的绝对定量。

 

4、规范化样品前处理流程

样品制备的标准化直接影响MRM定量的准确性和重复性。统一的蛋白质提取、酶解、纯化和浓缩步骤，结合质量控制样品（QC sample）的引入，是确保实验可靠性的关键。

 

随着蛋白质定量分析日益精细化和高通量化，多反应监测（MRM）以其卓越的特异性、灵敏度与稳定性，成为科研人员与生物医药企业不可或缺的技术利器。百泰派克生物科技不断优化质谱平台与定量方法学开发，为全球科研人员提供高质量、高可靠性的定量蛋白组分析服务，助力科学发现与临床应用的每一步。

 

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