北京大学医学部精准医疗多组学研究中心

开发多维多通道蛋白质组鉴定方法

　　 2020年5月5日，北京大学医学部精准医疗多组学研究中心黄超兰研究团队在国际质谱专业期刊Journal of the American Society for Mass Spectrometry (JASMS)上发表题为“Parallel Channels-Multidimensional Protein Identification Technology”的研究论文，报道了基于MudPIT的自动化线上样品二维正交分离平台-多维多通道蛋白质组鉴定方法(PC-MudPIT)。该方法替代人工的离线分级分离步骤，自动在线完成样品分级分离脱盐到质谱分析的全过程，不但解决了传统MudPIT 的盐溶剂与伤害现代高灵敏度质谱性能的问题，更使得在线分离变得更加有效，以及发现了新的线上富集的功能。显著提高了多肽和蛋白质组的鉴定。将蛋白质组学的操作从低通量的离线过程转变为高通量的在线模式。

　　 传统蛋白质组学建基于2D gel-液相-质谱联用的方法上，鉴定量和通量一直是其瓶颈。自2001年John Yates 实验室开发了线上的多维蛋白质鉴定技术(MudPIT)，使得蛋白质组学得以摆脱2D gel直接进入溶液鉴定。从此大规模、自下而上的鸟枪法（bottom up shot-gun proteomics) 使得蛋白质组学发展得到了飞跃，极大地促使了基础生物研究的发展。但是传统MudPIT最大的问题在于，强离子交换(SCX)的盐洗脱步骤中，会导致大量的盐进入质谱仪，盐离子不但抑制了检测信号而且造成严重污染，导致仪器灵敏度和性能降低，乃至寿命缩短。随着质谱仪器的性能越来越高精，传统MudPIT也变得越来越不适用，于是渐渐又回到人工离线分级的过程，这不但大大损失了样品，还限制了通量并在定量中引入了误差。

　　 本研究推出的PC-MudPIT法正是针对这一问题，采用完全正交二维分离的设计，使用两个平行的分析柱，通过位置和流路的切换，使得SCX洗脱时，连接流路的分析柱不处于离子源入口位置，待SCX洗脱完成并经一定体积的水相将分析柱上的盐冲洗干净后，分析柱移至离子源入口位置，接入RP洗脱流路，进行下一步的分离。该设计不但完美地解决了盐分进入质谱的缺陷，更加使得在洗脱过程中完全没有空隙时间，大大提高了效率。该设备还被发现新的功能：能够使磷酸化肽段富集也完全做到线上。

　　 中心主任黄超兰教授是本文的通讯作者，博士研究生张楠和已毕业的硕士研究生刘晓静是共同一作，高级工程师高帅鑫也参与了此项研究。

　　 北京大学医学部精准医疗多组学研究中心，在“双一流”的支持下，正式成立于2018年6月，为北京大学医学部直属二级单位。黄超兰教授担任中心主任。

　　 （一）中心以重要的临床问题为根，以临床样品为分析对象，利用前沿的高通量多种组学技术和人工智能分析手段，结合临床信息，打造成规模化专业化的临床生物标志物（用于疾病预防，早期诊断，疗效评估）开发, 验证和转化的创新平台，最终能真正服务于临床，实现基于患者个人的临床和分子特征的个性化精准诊断及靶向治疗，深度解析准确的疾病机制。

　　 （二）中心长期从事基于质谱的全面的蛋白质组学方法学开发，拥有国际领先的仪器、技术和方法，致力于为解决生物学问题提供最有质量保证的技术手段。

　　 中心目前积极招揽各领域（免疫，病毒，生信，代谢，神经，肺/呼吸，血液，质谱等）的科学家，共同深入开展精准医疗的蓝图。诚挚欢迎海内外英才的加盟（招聘信息链接：http://cpmmr.bjmu.edu.cn/jecruitment/index.htm）！

　　 全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jasms.0c00055