大咖面对面| 复旦大学丁琛教授谈新时代蛋白质组学技术及应用

来源: 上海中科新生命生物科技有限公司   2020-6-24   访问量:1248评论(0)

编者按

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早年发表于nature上的综述性文章《Next-generation proteomics: towards an integrative view of proteome dynamics》,提出基因测序技术虽然可以揭示很多疾病状态,但是疾病的发生是一个系统性事件,是多重因素共同导致的结果。蛋白质作为功能分子,在生命活动中也起到非常关键的作用。随着蛋白质组学技术越来越成熟,很多国际重大研究和计划都出现了蛋白质组学的身影,如:癌症登月计划(Cancer Moonshot 2020)、蛋白基因组研究(proteogenomic)等等,标识着蛋白质组学正迈向一个百花齐放的全新时代: Next-generation proteomics。

本期大咖面对面:邀您一起与复旦大学生命科学学院、人类表型组研究院教授、中科新生命蛋白质组学技术专家顾问丁琛教授一起聊一聊关于下一代蛋白质组学的发展。

丁琛教授

复旦大学生命科学学院、人类表型组研究院教授

中科新生命蛋白质组学技术专家顾问

专家观点:质谱组学技术的快速发展为蛋白质组学带来了更多选择及应用可能性,引领蛋白质组学迈入新时代,用户选择更加灵活和多元化

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丁教授,您好!非常荣幸有这样一次机会和您交流,2004年国际人类蛋白质组计划启动到如今2020年,蛋白质组学技术也经历了多次更新发展,比如从2D(基于凝胶的双向电泳)技术,到经典的Labelfree、TMT、iTRAQ、SILAC等非标记和标记定量技术,再到现阶段比较火热的DIA、SWATH技术,您怎么看技术的变迁和发展?

丁教授:蛋白质组学技术已成为后基因组学时代普遍应用的技术之一,主要通过高通量方式检测蛋白层面变化,挖掘解释生物表型及机理,是非常有意义的研究方向。蛋白质组学的技术更新和发展历程,其实是解决检测通量,检测深度以及数据准确性稳定性等问题的发展过程。如今的蛋白质组学技术平台随着质谱技术飞速进步,可以说是与时俱进,迈入了一个多元化的全新时代,也同时带给用户提供了更多选择。

Q

丁教授,确实如今的蛋白质组学技术平台非常多,那在选择上有没有一些建议呢,比如对于常见研究类型样本,细胞,组织,还有临床最常见的样本血清或者血浆等,该如何选择技术方法?

丁教授:主要还是看用户的需求和目的,并且结合样本情况综合考量。常规样本比如培养的细胞、常规组织类:选择目前较为常用的蛋白质组学方法比如iTRAQ、TMT、Labelfree等即可达到较好的蛋白覆盖深度和定量稳定性;对于大队列样本,系统稳定性更加重要,所以要选择更加稳定的研究方法,比如数据非依赖性采集的方法DIA。但是血浆类样本,高丰度蛋白丰富的特殊样本,需要先判断需求,比如有些用户关注低丰度功能分子、有些用户关注临床标志物筛选,可根据目的设计不同的方案。微量临床样本(穿刺样本、显微切割、FFPE等组织),可能要选择更加适合微量检测或微量提取方法的平台,目前基于TIMS TOF pro质谱平台的离子淌度技术,在分离上增加一维(也被称之为4D蛋白质组学),可能更加具有微量样本检测优势。

Q

丁教授,您刚才提到了离子淌度技术,除此以外,质谱仪器更新也非常快,近期也涌现出了不少新型的质谱平台,能不能给大家介绍一下各个平台的特点?

丁教授:基于布鲁克的离子淌度系列timsTOF Pro质谱,采用了捕获离子淌度(TIMS)技术,能实现更快速度、更高灵敏度的蛋白质组学分析,可能在微量样本及速度上较为具有特色。另外一种是基于Orbitrap平台的质谱仪,如Q Exactive 、Q Exactive HF,主要特点在高分辨,稳定性上较具有优势等;尤其是新型超高分辨质谱系列Orbitrap Exploris系列,Orbitrap Exploris 240,480等,不仅在硬件上更加精巧,在超高分辨率、超快扫描速度和急速极性切换扫描速等方面也具有非常大进步,以上都是非常尖端的质谱仪,也各有特色。

Q

丁教授,目前的新时代蛋白质组学,似乎质谱更加高端和先进,那是不是选择越高端的仪器组学结果就越好呢?

丁教授:目前的质谱多数是高分辨率质谱平台,确实对良好的结果有很大的促进作用。但是也并非是绝对的,蛋白质组学的结果受到多种因素的影响,质谱平台仅仅是一方面,项目设计,分组,平台的稳定性和可依赖性均对蛋白质组学尤为重要。比如实验分组情况、技术路线的选择,靶向或者非靶向方法、等均会影响到蛋白组学的结果。高精尖的质谱技术虽然给大家带来更多元的选择,但是不同仪器平台具有不同的特点,匹配不同的研究需求。大家可根据研究目的及需求进行选择,只有适合的才是最好的选择。

Q

那选择了合适的方法之后,在进行组学组学实验时,获得良好结果的主要影响因素有哪些?

丁教授:蛋白质组学分析实验流程比较复杂,除对质谱平台稳定性要求高以外,良好的蛋白质组学数据要特别注意样本前处理、分离方法及质谱平台稳定性,以上因素均是获得优秀可靠蛋白组学数据的基础。

小结

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时间飞快,非常感谢丁琛教授的分享,在科技快速发展的时代,蛋白质组学技术层出不穷,不断改变着科研工作者的研究的方式。然而,对于各位研究者来说,如何选择一款最适合自己的方法来解决合适的问题,可能更加重要。为了让大家更简单明了分辨出各种方法的特色,在此做简单总结。

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专家简介

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丁琛教授: 2008年毕业于中国科学技术大学,细胞生物学博士。毕业后赴美国贝勒医学院从事生物质谱和蛋白质组学博士后研究工作。2012年全职回国在北京蛋白质组研究中心任副研究员、研究员。北京市第九批“海聚工程”,2014年入选“北京市优秀青年人才”。2015年起受聘为复旦大学生命科学学院研究员。

主要研究方向为发展蛋白质组学新技术新方法;基于质谱/蛋白质组学技术的转录调控研究;蛋白质组各高维度关系解析(配体-受体、酶-底物等)。在大规模、低丰度、高维度蛋白质组学技术开发与应用方面具备特色,建立了国际上最高效的蛋白质组深度覆盖平台和首个蛋白质组数据综合分析云平台;发明了细胞内源性转录因子大规模鉴定、活性定量方法和单一转录因子转录调控复合物质谱研究模式。

共发表论文46篇(第一或共第一/通讯或共通讯21篇),近五年以第一作者/通讯作者在Nature Biotechnology、 Nature Communications(4篇)、Journal of Experimental Medicine等杂志发表论文15篇,邀请综述2篇。作为项目负责人主持科技部国际合作项目1项、863子课题1项、国家自然科学基金1项、北京市自然科学基金面上项目1项、北京市留学人员择优资助重点项目1项。获得中国专利3项、美国专利1项。



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