导语: 当质谱的采集速度逐渐跃升,样品前处理正在成为大队列蛋白质组学研究中真正的限速环节。一项发表于 Nature Communications 的高通量多组织蛋白质组学工作流给出了系统性答案:以 96 孔板为载体、全程无需转板的前处理方案。将标准工作流 369 小时的处理周期压缩至 46.8 小时,前处理通量提升 7 倍以上。吉艾姆金刚 1000 溶剂蒸发工作站可以把 96 孔板整板浓缩时间由常规的约 8 小时进一步压缩至约 2 小时,并与赛默飞 Orbitrap Astral Zoom 高分辨质谱系统的衔接中完成闭环,为大队列实验室提供更快的解决方案。
一、大队列时代,瓶颈不在质谱,而在前处理
质谱组学由样品制备、数据采集与数据分析三个环节构成,环环相扣。近年来,数据分析工具已有显著改进,DIA、短梯度微流色谱等技术让数据采集速度大幅跃升——但样品前处理与数据采集依然是蛋白质组学研究中最主要的制约因素。
对开展大队列研究的实验室而言,这意味着一个现实的困境:质谱“跑得动",样品却“排不开"。队列规模从几十例扩展到数百例时,传统单管前处理模式的周期、人力与污染风险都呈指数级放大。
二、96 孔板前处理:全程无需转板的高通量新方法
本方案1的核心切入点,是以 96 孔板为操作载体,将前处理全流程整合到一块板上完成:
1. 蛋白样品上板:在 96 孔 AFA-TUBE TPX 板中加入 50 mM 碳酸氢铵,稀释至 50 µL 后加入胰蛋白酶;
2. 聚焦超声辅助酶解:Covamis R230 聚焦超声仪,37 °C 下超声处理 4 小时完成消化;
3. 甲酸酸化:加入含 10% 甲酸的水溶液,使终浓度约 1% (v/v);
4. Evotip Pure 脱盐:转移至 96 孔吸头架整板脱盐;
5. 真空浓缩干燥:金刚 1000 整板浓缩,2 块板约 2 小时;
6. 保存待测:-80 °C 保存,直至 LC-MS 分析。
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文献1High-throughput multi-organ proteomics workflow for drug efficacy and toxicity analysis, Nature Communications
酶解、酸化、脱盐同板完成,全程无需转板,从源头避免了转板带来的样品损失与交叉污染。文献实测:5 小时即可处理 96 个组织样品,较标准工作流通量提升 7 倍以上。
三、金刚 1000:把最“难等"的一站变成不再等待的一站
在 96 孔板流程中,微升级样品的真空浓缩是最需要"等待"的环节——孔板中样品体积小,真空下极易暴沸,同时孔板受热有限,常规真空离心浓缩仪浓缩时间过长。
其四大核心优势直击痛点:
l 有效抑制暴沸与交叉污染:高速离心力将液体压在孔底形成薄膜,从机制上抑制气泡产生与样品飞溅,实验室实测回收率稳定在 95% 以上,数据可重复、孔间可比;
l 红外加热,整板浓缩提速 4 倍(实验室数据):96 孔板整板浓缩时间由约 8 小时缩短至约 2 小时,尖底孔板场景下优势尤为明显;
l 可编程自动化:一键启动、自动程序控制、浓缩完成自动停机、无人值守,向上衔接自动脱盐,向下可对接 LC-MS 自动进样。
l 原生 96 孔板级通量:配备酶标板转子,直接适配标准 96 孔微孔板,最多可装载 4 块深孔板或 8 块浅孔板,通量与上游 96 孔板前处理匹配;
四、为赛默飞质谱"喂满"开机率
文献工作流已与赛默飞 Orbitrap Astral Zoom 超高分辨质谱系统联用,实现采集通量大于 240 样品/天,1 分钟 LC 梯度即可鉴定 6,201 个人源蛋白,2 分钟梯度达 7,466 个,兼顾速度与深度。
关键在于节拍匹配:金刚1000的2小时整板浓缩跟得上 Astral Zoom 的采集节奏,样品不再在自动进样器里排队,高分辨质谱的先进采集能力被真正"喂满"。从组织/细胞样本到 LC-MS 上机,前处理—浓缩—采集三站构成完整自动化闭环,浓缩不再拖质谱的后腿。
五、顶刊文献实证
该工作流发表于 Nature Communications(DOI: 10.1038/s41467-026-69474-4),由 MD 安德森癌症中心 Philip L. Lorenzi 团队牵头,研究获 NIH 及 MD 安德森资助。研究将 nDIA 与短梯度微流色谱整合,配合本高通量前处理流程(组织匀浆 + AFA 酶解 + Evotip 脱盐 + 真空浓缩干燥),在 507 个样品、13 种组织的药物处理队列中构建了覆盖 11,472 个蛋白的定量蛋白谱。
结语
大规模队列蛋白质组学的"做不做得起",从此不再由前处理说了算。北京吉艾姆仪器有限公司成立于 2016 年,是国内专注真空离心浓缩细分赛道的仪器厂商,集研发、制造、销售于一体,产品性能持续缩小与国际品牌的差距。金刚系列溶剂蒸发工作站以 96 孔板级通量、95% 以上回收率与红外加热快速浓缩,为高通量蛋白质组学实验室提供从"等待"到"随到随浓缩"的前处理新范式。