用于蛋白質(zhì)組學(xué)樣品制備與分析的一體化數(shù)字微流控系統(tǒng)

基于質(zhì)譜（MS）的蛋白質(zhì)組學(xué)分析已經(jīng)成為一種強(qiáng)大的技術(shù)，可用于識別和定量復(fù)雜生物樣品中表達(dá)的蛋白質(zhì)組。最常見的蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法是“自下而上”的分析方法，其中蛋白質(zhì)被消化成組成性肽，然后通過HPLC-MS/MS和數(shù)據(jù)庫搜索進(jìn)行分析，以確定與組成性肽相關(guān)的蛋白質(zhì)。

目前已經(jīng)涌現(xiàn)出許多令人興奮的自下而上的蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用趨勢。一個重要的趨勢是突破可以從微小樣本（例如從單個哺乳動物細(xì)胞產(chǎn)生的裂解物）中識別出的蛋白質(zhì)數(shù)量的極限。就在幾年前，這類研究的記錄是在每個細(xì)胞中可以識別幾百個蛋白質(zhì)。最近，將離子遷移譜（IMS）與傳統(tǒng)的質(zhì)譜方法集成在一起的方法已經(jīng)將這一記錄推到了可以在每個細(xì)胞中識別出數(shù)千個蛋白質(zhì)。

自下而上的蛋白質(zhì)組學(xué)分析在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用的另一個趨勢是開發(fā)用質(zhì)量標(biāo)簽對樣品進(jìn)行差異標(biāo)記的策略，以允許對樣品進(jìn)行半定量比較分析。然而，對于微量樣品的高靈敏、可重復(fù)分析仍然存在樣品易損失、反應(yīng)易污染、結(jié)果難重復(fù)等問題。因此，開發(fā)一種快速、高效、自動化的全流程蛋白質(zhì)組學(xué)樣品制備和分析系統(tǒng)至關(guān)重要。

針對上述挑戰(zhàn)，一種潛在解決方案是采用微型化的液體處理技術(shù)：數(shù)字微流控技術(shù)（DMF）進(jìn)行微量樣品的自動化處理。DMF技術(shù)是一種基于電場控制液滴在電極陣列上運(yùn)動的技術(shù)，其微量化的處理體積為反應(yīng)提供了快速傳熱和傳質(zhì)的優(yōu)勢，而該系統(tǒng)的半封閉和自動化控制模式可有效減少手動操作引入的污染和人為操作誤差。

近日，多倫多大學(xué)Aaron Wheeler教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了可實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)組學(xué)樣品還原、烷基化、酶切、同位素標(biāo)記和液質(zhì)聯(lián)用分析的全流程自動化數(shù)字微流控系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了加熱控制、液體操控、二甲基標(biāo)記技術(shù)、HPLC-MS/MS液質(zhì)聯(lián)用自動化接口，實(shí)現(xiàn)了納克級微量樣品的精準(zhǔn)相對定量。

用于蛋白質(zhì)組學(xué)樣品處理和分析的一體化數(shù)字微流控（DMF）系統(tǒng)

一體化數(shù)字微流控（DMF）系統(tǒng)，用于蛋白質(zhì)組學(xué)分析流程

此外，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于乳腺癌細(xì)胞和組織樣品的研究，鑒定到多種已知蛋白質(zhì)標(biāo)志物和相關(guān)通路。該系統(tǒng)為基于蛋白質(zhì)組學(xué)的癌癥分型和疾病診斷等領(lǐng)域的高精準(zhǔn)、全自動化研究提供了全新的思路和技術(shù)。

使用一體化數(shù)字微流控（DMF）系統(tǒng)對乳腺癌細(xì)胞裂解物進(jìn)行二甲基標(biāo)記

使用一體化數(shù)字微流控（DMF）系統(tǒng)分析兩種乳腺癌細(xì)胞系MCF-7和MDA-MB-231之間最具差異性的蛋白質(zhì)

審核編輯：劉清