暨南大學(xué)張弓教授：刷新蛋白質(zhì)組譜重現(xiàn)性記錄

質(zhì)譜是蛋白質(zhì)組學(xué)目前的主流技術(shù)，可以一次性分析復(fù)雜樣品中上萬種蛋白質(zhì)。但質(zhì)譜的重現(xiàn)性一直是一個大的問題。同一個樣品做兩次質(zhì)譜實驗，鑒定到的蛋白質(zhì)都有較大的不同，重現(xiàn)性（即兩次都能鑒定到的蛋白數(shù)量占總鑒定數(shù)的百分比）一般只能達到65-85%。

2017年Nature Communications上的一篇文章指出(Collins et al., Nature Communications 8:291)，只有約一半的蛋白質(zhì)能在SWATH質(zhì)譜技術(shù)中被重復(fù)鑒定到，而SWATH已經(jīng)被認為是重現(xiàn)性相對較高的質(zhì)譜技術(shù)了。Science 曾組織專題研討會討論如何提高質(zhì)譜的重現(xiàn)性，指出現(xiàn)有質(zhì)譜的重現(xiàn)性遠遠不能滿足生物標(biāo)志物(biomarker)的要求。重現(xiàn)性問題如果不能得到很好的解決，那么基于質(zhì)譜的生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)及臨床應(yīng)用將十分困難。

受限于當(dāng)前質(zhì)譜技術(shù)的原理，想將重現(xiàn)性穩(wěn)定地提高到95%甚至99%以上，非常困難，甚至一度被認為是“不可能的任務(wù)”、“只能等待革命性的質(zhì)譜儀器突破”。

但科學(xué)的發(fā)展就是不斷“挑戰(zhàn)不可能”的過程。日前發(fā)表的一篇論文顯示，暨南大學(xué)張弓、何慶瑜課題組已在現(xiàn)有質(zhì)譜儀上，實現(xiàn)了高達99.8%的重現(xiàn)性。

該研究使用了基于“數(shù)據(jù)非依賴性采集”(DIA)的HRM-MS方案，對大腸桿菌全蛋白質(zhì)組進行了質(zhì)譜測定。在兩個不同菌株的全蛋白質(zhì)組兩次生物學(xué)重復(fù)測定中，實現(xiàn)了99.7%和99.8%的重現(xiàn)性，距離完美重現(xiàn)僅一步之遙。不僅重現(xiàn)性極高，其蛋白質(zhì)鑒定數(shù)量也創(chuàng)造了大腸桿菌蛋白質(zhì)組單次鑒定量的世界紀錄。

同時，其定量重現(xiàn)性也超越了以往所有的大腸桿菌蛋白質(zhì)質(zhì)譜的水平，相關(guān)系數(shù)R=0.982, 在低豐度蛋白的鑒定能力和定量重復(fù)性上更是遠勝傳統(tǒng)技術(shù)。

這一極高重現(xiàn)性的質(zhì)譜技術(shù)，使得暨南大學(xué)和德國夏洛特醫(yī)科大學(xué)的研究者們得以以前所未有的精度揭示細菌操縱子的調(diào)控規(guī)律，這是以前所不能達到的。這項研究成果也充分顯示出了高重現(xiàn)性質(zhì)譜的威力。

這一成果的發(fā)表，標(biāo)志著中國在質(zhì)譜技術(shù)上已達到國際領(lǐng)先水平，也使得蛋白質(zhì)組質(zhì)譜質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)成為可能。本研究也得到了科技部國家重點研發(fā)計劃《醫(yī)學(xué)生命組學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用》的支持。未來，質(zhì)譜行業(yè)將得以規(guī)范化、精準(zhǔn)化，重現(xiàn)性不合格的機構(gòu)將退出市場，從而使蛋白質(zhì)組技術(shù)能真正應(yīng)用于臨床。

暨南大學(xué)翻譯組學(xué)實驗室的負責(zé)人張弓教授，翻譯組學(xué)領(lǐng)域的建立者，其成果被選入國家統(tǒng)編教材。目前，張弓教授是中國生化與分子生物學(xué)學(xué)會蛋白質(zhì)組學(xué)專業(yè)委員會(CNHUPO)理事，中國分子系統(tǒng)生物學(xué)專業(yè)委員會委員，國家優(yōu)秀青年基金獲得者，國家863青年科學(xué)家，國家萬人計劃“青年拔尖人才”，深圳市龍華區(qū)第一屆政協(xié)常委。