精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)高速發(fā)展當(dāng)下，高性能質(zhì)譜儀器是蛋白質(zhì)組深度研究、臨床方法轉(zhuǎn)化、標(biāo)志物精準(zhǔn)驗(yàn)證的核心基石。Stellar™ 高性能質(zhì)譜平臺憑借超高靈敏度、穩(wěn)定性與方法兼容性，打破傳統(tǒng)組學(xué)技術(shù)壁壘，串聯(lián)從基礎(chǔ)科研到臨床落地、全景篩選到靶向精準(zhǔn)定量、常規(guī)樣本到組學(xué)前沿全鏈條應(yīng)用，成為當(dāng)下轉(zhuǎn)化研究與臨床檢測的核心利器。
依托*的硬件性能與定制化方法體系，我們以Stellar™為核心，搭建多元化、可落地的蛋白質(zhì)組整體解決方案，全面覆蓋各類熱門研究方向與臨床剛需場景。
01 核心優(yōu)勢：Orbitrap™ Astral™ LFQ DIA 數(shù)據(jù)一鍵轉(zhuǎn)化靶向 PRM
依托 Stellar™ 優(yōu)異的靶向檢測性能，輕松實(shí)現(xiàn)Orbitrap™ Astral™ LFQ DIA 非靶向數(shù)據(jù)向靶向 PRM 精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化。
先通過 DIA 完成無偏向、大規(guī)模蛋白全景篩選，快速鎖定差異候選標(biāo)志物；再依托 Stellar™ 高特異性優(yōu)勢，快速搭建優(yōu)化 PRM 靶向方法，完成樣本大批量驗(yàn)證與精準(zhǔn)定量。
流程簡化、周期縮短、數(shù)據(jù)重現(xiàn)性更強(qiáng)，解決標(biāo)志物篩選到驗(yàn)證脫節(jié)難題，大幅提升靶點(diǎn)驗(yàn)證與機(jī)制研究效率。
圖1 基于 Skyline®軟件與 PRM Conductor工具，在 Stellar™ 質(zhì)譜上構(gòu)建高通量 PRM 方法的完整工作流程
02 臨床體液研究升級，助力疾病機(jī)制與 LDT 方法開發(fā)
以 Stellar™ 穩(wěn)定定量能力為支撐，深耕臨床疑難樣本檢測：
CSF 腦脊液疾病全覆蓋研究
依托超高靈敏度，深度解析腦脊液微量低豐度蛋白，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病分型、病程監(jiān)測、機(jī)制挖掘提供高質(zhì)量組學(xué)數(shù)據(jù)支撐。
研究[1]流程: Orbitrap™ Astral™ DIA 全景發(fā)現(xiàn) → Proteome Discoverer™ + CHIMERYS™ 搜庫 → Skyline → PRM Conductor™ 一鍵生成高通量 PRM 方法 → Stellar™ 靶向定量。(圖2)
25 分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn) >800 條肽段、300多種CSF 內(nèi)源蛋白PRM靶向定量。在CSF 復(fù)雜基質(zhì)中達(dá)到 amol 級定量限（LOQ），最低檢出2.441 amol(圖3)。利用PRM Conductor™ 將 DIA 數(shù)據(jù)1 小時內(nèi)完成大規(guī)模靶向方法構(gòu)建，大幅提升研發(fā)效率。基質(zhì)耐受性優(yōu)異，CSF 從 100% 至 1% 系列稀釋，信號響應(yīng)線性良好，稀釋至1% 仍穩(wěn)定檢出(圖4)。使用Adaptive RT™ 功能對不同流速下保留時間漂移自動校正，保證臨床大隊(duì)列檢測穩(wěn)定性與重復(fù)性(圖5)。
圖2靶向方法構(gòu)建工作流程與方法建立時間軸(點(diǎn)擊查看大圖)
圖3 (A) 22 條肽段的定量下限(LOQ)(B) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 的標(biāo)準(zhǔn)曲線，其 LOQ 為 2.441 amol (C) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 2.44 amol 濃度色譜圖(D) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 9.76 amol 濃度色譜圖(E) 肽段 LANVFEQPVAEQIER 39.06 amol 濃度色譜圖(點(diǎn)擊查看大圖)
圖4 (A) 肽段 GSTEQDAASPEKEK 重復(fù)進(jìn)樣的峰面積及實(shí)際響應(yīng)表格(B) 30% 稀釋度下的色譜圖(C) 1% 稀釋度下的色譜圖(D) 空白樣本的色譜圖(點(diǎn)擊查看大圖)
圖5肽段 LGEVNTYAGDLQK 在不同流速下的表現(xiàn)(A) 流速 0.2 μL/min (B) 流速 0.25 μL/min(未開啟 Adaptive RT)(C) 流速 0.25 μL/min(開啟 Adaptive RT) (D) 流速 0.3 μL/min(開啟 Adaptive RT)(點(diǎn)擊查看大圖)
血漿蛋白質(zhì)組，定制炎癥性腸病臨床 LDT 方案
結(jié)合 Stellar™ 精準(zhǔn)定量特性，開展臨床 LDT 方法開發(fā)與優(yōu)化。保留更多功能性低豐度蛋白，簡化前處理流程，兼顧合規(guī)性與實(shí)用性，為炎癥性腸病臨床篩查、輔助診斷打造標(biāo)準(zhǔn)化檢測體系。
研究[2]中的樣本為未經(jīng)高豐度去除、未經(jīng)肽段富集的人血漿，僅做常規(guī)酶解、脫鹽處理，研究基于Stellar™ 質(zhì)譜搭建超高通量 PRM-MS 平臺，開發(fā)包含57 種血漿蛋白(含21 種 FDA 獲批標(biāo)志物)的健康監(jiān)測 Panel(HSP)，在日通量 100–300 樣本梯度下完成方法優(yōu)化，最終以180 樣本/天通量對1002 例炎癥性腸病(IBD)隊(duì)列(493 例患者 + 509 例對照)進(jìn)行臨床驗(yàn)證(圖6)；結(jié)果顯示方法線性優(yōu)異、重現(xiàn)性高，MS3 可顯著提升靈敏度與特異性，靶向結(jié)果與 ELISA 高度相關(guān)(r=0.907)，成功驗(yàn)證CRP 與 A1AG1為 IBD 標(biāo)志物，證明 Stellar™ 可實(shí)現(xiàn)高通量、高穩(wěn)健性的臨床蛋白組學(xué)標(biāo)志物驗(yàn)證(圖7)。
圖6 A. 受試者血漿樣本隨機(jī)化分組處理流程示意圖B. 患者樣本與質(zhì)控樣本的板位排布。質(zhì)控設(shè)置為三個濃度水平：高、中、低(分別為每 300 ng 血漿中含 120、40 和5 fmol SIL 肽)(點(diǎn)擊查看大圖)
圖7 IBD 患者血漿中，基于 PRM-MS 的 CRP 分析結(jié)果與基于抗體的 ELISA 檢測結(jié)果(單位：ng/ml)的相關(guān)性(n=91)，Spearman 相關(guān)系數(shù) = 0.907，p<0.0001，95% 置信區(qū)間為 0.8603–0.9384(點(diǎn)擊查看大圖)
富集血漿 + PQ500 精準(zhǔn)定量
搭配血漿蛋白富集技術(shù)，結(jié)合 PQ500 絕對定量體系，依托 Stellar™ 強(qiáng)定量穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)低豐度蛋白精準(zhǔn)絕對定量，滿足臨床科研高標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求。
研究[3]基于Thermo Scientific™ Stellar™ 質(zhì)譜，結(jié)合Adaptive RT (自適應(yīng)保留時間)與PQ500 重標(biāo)肽，在30 分鐘梯度內(nèi)實(shí)現(xiàn) >1600 個肽段前體離子的超高通量靶向 PRM 定量分析，在疾病血漿中檢出292 種內(nèi)源蛋白，94% 肽段 CV<25%、90% 肽段 R²>0.9，并借助MS3 采集模式可以有效提升低豐度肽段信噪比(圖 8)，額外鑒定出約 10.3% 的蛋白與 7.3% 的肽段(圖9)。成功在結(jié)直腸癌血漿中篩選出29 個顯著差異蛋白(圖10)，為臨床血漿高通量靶向蛋白質(zhì)組與疾病標(biāo)志物開發(fā)提供可規(guī)?；母咝Х桨?。
圖8采用 MS2 與 MS3 方法，對同一份阿爾茨海默病(AD)血漿樣本中的肽段 YLDWIHGHIR 進(jìn)行分析(點(diǎn)擊查看大圖)
圖9以 PQ500 重標(biāo)肽段為參照標(biāo)準(zhǔn)，對內(nèi)源性蛋白進(jìn)行檢測(點(diǎn)擊查看大圖)
圖10 健康供體與結(jié)直腸癌患者血漿蛋白比較的火山圖(點(diǎn)擊查看大圖)
03 前沿?zé)衢T組學(xué)全覆蓋，解鎖高階科研方向
圍繞多元化科研需求，基于 Stellar™ 平臺拓展多前沿特色組學(xué)服務(wù)：
免疫肽組學(xué)
深度挖掘免疫抗原肽段，解析免疫調(diào)控、腫瘤微環(huán)境與免疫應(yīng)答機(jī)制，賦能腫瘤免疫、抗體及疫苗研發(fā)。Stellar™ 可實(shí)現(xiàn) 13 分鐘超高通量分析，1 amol 超高靈敏度，tMS3 采集模式可以提高信噪比。是腫瘤、自身免疫病靶向免疫肽組的首選平臺[4]。
圖11使用 W6/32 抗體從 HCT-116 細(xì)胞中富集 I 類 MHC 肽段，經(jīng)凈化后，加入 48 條重標(biāo) AQUA 肽段，制備濃度范圍為 1 amol 至 100 fmol 的系列稀釋樣本，通過Stellar平臺進(jìn)行檢測(點(diǎn)擊查看大圖)
圖12重標(biāo)肽(A、B、C 分別對應(yīng) 100 fmol、0.1 fmol 和 1 amol 的加標(biāo)濃度)與輕標(biāo)肽(D、E)在重標(biāo)肽稀釋系列中的表現(xiàn)(點(diǎn)擊查看大圖)
單細(xì)胞 / 微量蛋白上樣分析
突破樣本限制，憑借 Stellar™ 超高檢測靈敏度，適配單細(xì)胞、微量穿刺樣本、低含量特殊組織，攻克微量樣本蛋白檢測瓶頸。
利用 Stellar™ 質(zhì)譜的線性離子阱特性，可實(shí)現(xiàn)GPF-DIA (氣相分級)發(fā)現(xiàn)到 PRM 靶向定量的無縫銜接，無需高分辨質(zhì)量分析器。方法靈敏度高：可在1 ng 級蛋白上樣量、低至 10 pg 的肽水平下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量。研究[5]成功用于區(qū)分 IL-2 和 IL-15 刺激的免疫細(xì)胞。這套工作流程和傳統(tǒng)的高 pH 反相分級(HPRP-DDA)建庫方法相比，不僅簡化了流程，更關(guān)鍵的是在極低樣本量條件下依然能覆蓋大量潛在 PRM 靶點(diǎn)，為流式分選得到的微量免疫細(xì)胞乃至單細(xì)胞樣本，提供了一套可落地的靶向蛋白質(zhì)組學(xué)解決方案。
圖 13 展示了基于 Stellar™ 質(zhì)譜的微量樣本靶向 PRM 方法開發(fā)流程，核心亮點(diǎn)是通過 GPF-DIA 翻譯庫策略，實(shí)現(xiàn)了從非靶向 DIA 數(shù)據(jù)到靶向 PRM 方法的無縫銜接，尤其適配微量乃至單細(xì)胞級樣本的分析需求(點(diǎn)擊查看大圖)
化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)
專屬化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)定制化方案，助力小分子-蛋白互作、藥物靶點(diǎn)鑒定、藥物作用機(jī)制研究。
研究[6]依托 Stellar™ 質(zhì)譜，搭建了超高通量化學(xué)蛋白質(zhì)組 PRM 篩選體系：單日可檢測 180 個樣本，有效梯度 3.5 分鐘、總時長 7.5 分鐘，可靶向定量 27 種轉(zhuǎn)錄因子(97 條肽段)。借助 PRM Conductor 快速建庫與保留時間動態(tài)校正，在高通量條件下保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量；并驗(yàn)證了 dBET6、M-1121、(R)-SKBG-1 等藥物對 BRD2/3/4、MEN1、NONO 等靶點(diǎn)的特異性調(diào)控，適用于藥物靶點(diǎn)篩選及 PROTAC 化合物功能驗(yàn)證。
親電性化合物 (R)-SKBG-1 可靶向結(jié)合 RNA 結(jié)合蛋白 NONO 的 C145 位點(diǎn)，抑制致癌轉(zhuǎn)錄因子功能、遏制癌細(xì)胞增殖。研究將其設(shè)為陽性對照開展 PRM 篩選，結(jié)果表明：(R)-SKBG-1 處理后，僅攜帶 C145 位點(diǎn)的 NONO 肽段信號顯著下調(diào)，其余 NONO 肽段無明顯改變；提取離子流圖顯示該特異性肽段信號近乎完全消失，火山圖也印證了其他肽段無顯著差異。
該高通量 PRM 平臺特異性好、效率優(yōu)異，可為小分子藥物作用機(jī)制研究、靶點(diǎn)確認(rèn)及候選化合物篩選提供穩(wěn)定可靠的技術(shù)支撐。
圖 14. (R)-SKBG-1 處理后 NONO 肽段的 PRM 定量結(jié)果(點(diǎn)擊查看大圖)
Stellar™不僅是一臺高性能質(zhì)譜儀器，更是一套覆蓋基礎(chǔ)研究、靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、標(biāo)志物驗(yàn)證、臨床 LDT 開發(fā)、前沿機(jī)制探索的全鏈路蛋白質(zhì)組解決方案。它憑借超高通量、超高靈敏度、穩(wěn)定可靠的核心優(yōu)勢，讓蛋白質(zhì)組學(xué)研究更高效、更貼近臨床，有力支撐高質(zhì)量科研突破與臨床轉(zhuǎn)化。
未來，Stellar™質(zhì)譜平臺將持續(xù)深耕技術(shù)創(chuàng)新，助力更多疾病機(jī)制被揭示、更多生物標(biāo)志物落地、更多臨床檢測方法從概念走向應(yīng)用，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、創(chuàng)新藥物研發(fā)與前沿生命科學(xué)研究提供穩(wěn)定、高效、領(lǐng)先的核心支撐。
參考文獻(xiàn)：
[1] Rogers W, Maity S, Paramo Y X P, Tom E, Anania V G. Development of a highly multiplexed PRM method on the Stellar MS to reduce instrument time and broaden CSF proteome coverage. Thermo Fisher Scientific, 2025.
[2] Fu Q, et al. Development and Clinical Evaluation of a Multiplexed Health Surveillance Panel Using Ultra High Throughput PRM-MS in an Inflammatory Bowel Disease Cohort. Angew Chem Int Ed Engl. 2025. doi: 10.1002/anie.202507610
[3] Li Q, Jacob CC, Remes PM, Deyarmin J, Samra S. Unlocking biological insights with the Stellar mass spectrometer for Adaptive RT-enhanced quantitative proteomics for plasma biomarker analysis. Thermo Fisher Scientific Technical Note TN-004326, 2025.
[4] Casavant E, Heil L, Jacob C, et al. Ultra-sensitive absolute quantitation and high-throughput method development for immunopeptidomics using the Stellar mass spectrometer. TN-003539. Thermo Fisher Scientific, 2025.
[5] Shannon AE, Heil LR, Jacob C, et al. Rapid assay development for low input targeted proteomics using a versatile linear ion trap[J]. Nature Communications, 2025, 16(1): 2715. DOI: 10.1038/s41467-025-58321-7.
[6] Heil LR, Larsen B, Yang K, et al. Ultra high throughput chemoproteomics screening on the Stellar mass spectrometer.Proceedings of the 73rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, Baltimore, MD, USA, 2025.
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