血漿蛋白組學(xué)策略與成本
基于親和的方法,如SomaScan檢測(cè)、O-link檢測(cè)]和多重Luminex檢測(cè),為基于MS的蛋白質(zhì)組學(xué)提供了一種替代方案。這些檢測(cè)通過(guò)靶向預(yù)定的分析物并測(cè)量其相對(duì)濃度,繞過(guò)了動(dòng)態(tài)范圍和通量問(wèn)題SomaScan 檢測(cè)采用慢速修飾 DNA 適配體 (SOMAmer) 來(lái)捕獲特定蛋白質(zhì),O-link 檢測(cè)是一種基于抗體的鄰近延伸檢測(cè),而 Luminex 檢測(cè)使用帶有熒光檢測(cè)功能的基于微球的抗體。親和方法被廣泛用于大型臨床/隊(duì)列研究,因?yàn)樗鼈兡軌虼笠?guī)模評(píng)估更深層次的蛋白質(zhì)組(與基于 MS 的蛋白質(zhì)組學(xué)相比,最多 ~10× 個(gè)蛋白質(zhì))。然而,每種測(cè)定都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性,在解釋或選擇血漿蛋白質(zhì)組分析方法時(shí),必須考慮這兩個(gè)因素。
在選擇捕獲技術(shù)來(lái)評(píng)估蛋白質(zhì)組的表示時(shí),重要的考慮因素是該方法的成本、靈敏度和特異性。與基于抗體的親和方法相比,SOMAmers 具有體積更小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、合成速度快等優(yōu)點(diǎn)。SOMAmer 通過(guò)其特定形狀與靶蛋白結(jié)合,而 O-link 和 Luminex 檢測(cè)是基于抗體的,需要多個(gè)或特異性表位。然而,SOMAmer 相對(duì)更易產(chǎn)生較低的結(jié)合親和力和非特異性結(jié)合。這可能導(dǎo)致遺傳關(guān)聯(lián)研究中缺少與數(shù)量性狀位點(diǎn)(quantitative trait loci, QTLs)和表型性狀的共定位、極端值或假陽(yáng)性結(jié)果比例較高。事實(shí)上,與O-link相比,SomaScan鑒定出的非特異性反式蛋白QTL(pQTL)關(guān)聯(lián)水平更高,表明靶標(biāo)特異性較差。當(dāng)SOMAmers的蛋白質(zhì)靶標(biāo)發(fā)生結(jié)構(gòu)修飾(例如新的蛋白質(zhì)形態(tài))或存在具有相似結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)時(shí),SOMAmers的結(jié)合親和力可能會(huì)受到損害。 相比之下,O-link和Luminex檢測(cè)具有更高的靶標(biāo)特異性,并且已被證明比SomaScan檢測(cè)具有更多的表型關(guān)聯(lián)數(shù)量。然而,抗體捕獲方法依賴(lài)于并不總是針對(duì)特定表位進(jìn)行驗(yàn)證的抗體;這些抗體大多是多克隆抗體,也容易產(chǎn)生交叉反應(yīng),特異性降低,并且無(wú)法識(shí)別親本蛋白向新蛋白型的變化。不同平臺(tái)之間靶點(diǎn)特異性的差異令人擔(dān)憂(yōu),尤其是在嘗試Meta分析pQTL結(jié)果時(shí),因?yàn)閮蓚€(gè)平臺(tái)都可以發(fā)現(xiàn)顯著的關(guān)聯(lián),但方向相反,例如神經(jīng)絲光對(duì)阿爾茨海默病的影響。雖然O-link檢測(cè)需要兩種抗體才能與目標(biāo)蛋白結(jié)合,但檢測(cè)基于下一代測(cè)序,因此基于擴(kuò)增,與基于Luminex微球的檢測(cè)相比,這可以增加信噪比。SomaScan和O-link的直接比較發(fā)現(xiàn),雖然O-link具有更高的批內(nèi)和批間變異系數(shù),但它似乎更擅長(zhǎng)識(shí)別受遺傳變異影響的蛋白質(zhì)。這可能是由于捕獲技術(shù)的差異,因?yàn)檫m配體對(duì)結(jié)合相似蛋白具有更高的敏感性,甚至是假陽(yáng)性蛋白,由于特異性較低,導(dǎo)致靈敏度/可重復(fù)性增加。最后,親和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與幾種蛋白質(zhì)中基于MS的蛋白質(zhì)組學(xué)的相關(guān)性較差。因此,這些方法具有不同程度的假陽(yáng)性風(fēng)險(xiǎn),這些假陽(yáng)性需要驗(yàn)證,但為表征目標(biāo)目標(biāo)分析物提供了穩(wěn)健的解決方案。
Seer 的 Proteograph 是一種新的檢測(cè)方法,它將基于 MS 的蛋白質(zhì)組學(xué)與捕獲技術(shù)相結(jié)合。它依賴(lài)于幾種具有獨(dú)特理化特性的多樣化納米顆粒來(lái)捕獲其表面的蛋白質(zhì),然后使用專(zhuān)有軟件進(jìn)行洗脫和基于MS的蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行非靶向蛋白質(zhì)檢測(cè)和分析。與單獨(dú)基于MS的蛋白質(zhì)組學(xué)相比,Seer平臺(tái)提供了無(wú)與倫比的血漿蛋白質(zhì)組覆蓋深度,跨越了七個(gè)數(shù)量級(jí)。然而,將每種獨(dú)特納米顆粒所需的多次 DIA 運(yùn)行結(jié)合起來(lái)的分析/生物信息學(xué)障礙仍未得到解決。Seer 尚未與其他基于親和力的測(cè)定進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試,捕獲蛋白質(zhì)的可重復(fù)性,尤其是批量效應(yīng),需要進(jìn)一步評(píng)估。
總之,鑒于臨床蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的選擇范圍廣泛,應(yīng)努力進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試,并對(duì)其通量、準(zhǔn)確性、精密度、檢測(cè)限/定量和分析靈敏度/特異性進(jìn)行頭對(duì)頭比較。
Table 1 Comparison of technical characteristics, analytical strategies and cost of plasma proteomics methods
From: Harnessing the power of proteomics in precision diabetes medicine
Feature |
LC-MS/MS |
Proteograph Seer |
O-link |
Luminex |
SomaScan |
---|---|---|---|---|---|
Capture |
– |
Nanoparticles |
Antibodies |
Antibodies |
Aptamers |
Detection |
Proteolytic cleaved peptide mass spectra and in silico protein reassembly |
Proteolytic cleaved peptide mass spectra and in silico protein reassembly |
Oligonucleotide proximity extension and NGS |
Fluorescence |
Fluorescence |
Protein coverage |
~300–5000 |
~7000 |
~5400 |
~80 |
~11,000 |
Expanding coverage |
Depletion columns or fractionation |
More nanoparticles |
Uses specific panels; improved amplification |
Increased multiplexing or the number of panels |
Sample dilution |
Throughput |
Low (~100–200 samples/day) |
Low (16 samples/run, total run time 7 h) |
High (~657 samples/day) |
High (~384 samples/day) |
High (~1000 samples/day) |
Plasma input (μl) |
1 |
240 |
6 |
50 |
55 |
Cross-reactivity |
NA |
NA |
Low |
Medium |
High |
Proteoform detection |
Possible |
Possible |
Possible, not developed |
Possible, not developed |
Possible, not developed |
Data extraction and analysis |
Complex, low throughput, open source |
Complex, high throughput, proprietary |
Complex, high throughput, proprietary |
Simple, high throughput, proprietary |
Complex, high throughput, proprietary |
Cost per sample |
~US$100 |
~US$500 + cost of MS |
~US$50–400 |
~US$70–200 |
~US$350–700 |
Reference ranges |
NA |
NA |
Possible |
Yes |
Possible |
- 上一篇:基于磁顆粒細(xì)胞外囊泡富集方案提高血漿蛋白質(zhì)組覆蓋深度 2024/10/8
- 下一篇:液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法臨床樣品前處理專(zhuān)家共識(shí)發(fā)布 2024/7/11