随着系统生物学研究的深入发展，无标记定量（Label-free Quantification, LFQ）蛋白质组学因其不依赖昂贵的同位素标记、实验流程简便、样本通量高等优势，逐渐成为生命科学研究中的主流策略之一。尤其在生物标志物筛选、疾病机制解析和药物作用机制研究中，基于质谱（Mass Spectrometry, MS）的无标记定量技术被广泛应用。然而，LFQ虽然灵活高效，但在实际应用中仍面临诸多挑战，包括定量精度、重复性、样本复杂性以及数据处理等多个环节。本文将梳理无标记定量蛋白质组学在实验和数据层面的挑战，并分享应对方案。

无标记定量蛋白质组学的原理与优势

LFQ 通过比较不同样本中肽段的MS信号强度来实现蛋白质的相对定量，常用方法包括基于MS1峰面积的定量（如MaxLFQ算法）和基于MS2谱图计数的定量（如Spectral Counting）。相比TMT、iTRAQ等标记策略，LFQ可避免标记效率偏差及批次限制，适用于大规模样本队列和探索性研究。

挑战一：定量精度受限于仪器稳定性与样本复杂度

关键问题：

LFQ的定量依赖于MS信号强度，但样本间的复杂度差异、离子抑制效应及仪器漂移等因素容易导致峰强不一致，进而影响定量精度和生物学解释。

应对方案：

• 标准化样本处理流程：规范蛋白提取、酶切与上样流程，提升样本间的一致性；
• 优化质谱采集策略：结合高分辨质谱平台与互补的数据采集方式，以增强低丰度蛋白的识别能力和整体数据稳定性；
• 设置质控机制进行跨批次校正：引入内参或统一质控样品，监测并校准批次间系统误差，保障数据的可比性与一致性。

挑战二：缺失值（Missing Values）影响下游统计分析

关键问题：

无标记定量常因低丰度蛋白未被重复检测，导致数据中出现非随机缺失（Missing Not At Random, MNAR），从而降低组间差异分析的统计效能。

应对方案：

• 提升数据采集覆盖率：通过优化上样策略与肽段富集方法，提高低丰度蛋白的检测概率；
• 应用合理的缺失值填补方法：结合数据分布特征，选用稳健的填补策略，降低对后续分析的干扰；
• 利用模型辅助进行缺失预测：引入统计或算法手段对缺失值进行合理估计，提高数据的完整性和稳定性。

挑战三：批次效应干扰真实生物学差异

关键问题：

在大样本LFQ项目中，由于样本分批上机或不同时间点处理，易引入系统性偏差，造成虚假差异表达（False Positives）或掩盖真实信号。

应对方案：

• 优化实验设计：采用随机化原则安排样本处理与质谱检测顺序，降低系统偏差；
• 设置统一质控样本并进行批次校正：通过预设的参考样本和统计方法，对批次间差异进行矫正；
• 建立长期质控体系：适用于跨时间、多项目数据整合需求，确保数据的横向可比性和纵向一致性。

挑战四：蛋白鉴定与定量数据整合效率低

关键问题：

在无标记定量蛋白质组学中，蛋白鉴定、定量提取与统计分析通常依赖多个独立软件工具，流程割裂、操作复杂，不仅增加人工干预，也限制了原始谱图与定量结果之间的追溯性，影响数据质量控制和结果解读。

应对方案：

• 建立集成化分析平台：统一完成从原始质谱数据读取到蛋白定量、差异分析与功能注释的全过程，简化操作流程，降低人为误差；
• 输出标准化分析报告：规范结果格式和内容，提升分析结果的一致性与可比性；
• 提供可视化数据界面：通过图表和交互视图呈现关键分析结果，增强科研人员对数据质量和生物学意义的理解；
• 支持数据库版本管理与日志追踪：确保分析流程透明、可复现，满足科研数据合规性和审计需求。

挑战五：数据解释依赖生物信息学支持

关键问题：

蛋白层面的差异表达只是起点，真正的科学问题往往落脚于通路富集、互作网络、靶点预测或临床转化等层面，这对研究团队提出更高的数据解读需求。

应对方案：

• 构建蛋白-功能-疾病的关联网络：通过整合已有知识库，实现差异蛋白与生物过程、疾病表型之间的快速注释；
• 支持多组学联合分析：将蛋白组数据与转录组、代谢组等多维数据整合，提升调控机制解析的深度；
• 实现跨物种映射与比对分析：适用于从模式动物到人类疾病模型的研究转化，助力基础研究向临床应用延伸；
• 提供可视化解读工具：以图谱、网络图等形式呈现复杂数据关系，辅助科研人员深入理解结果的生物学意义。

基于质谱的无标记定量蛋白质组学因其实用性与灵活性，已成为精准医学研究中的重要技术手段。尽管面临诸如信号漂移、缺失值处理、批次效应和数据整合等挑战，但通过科学的实验设计、严谨的质控策略与高效的生物信息学支持，这些问题是可以有效应对的。百泰派克生物科技致力于提供高质量的基于Label Free的定量蛋白组分析服务，结合先进的质谱平台与深度优化的数据分析流程，为科研人员提供高覆盖、高重复性、易解释的蛋白质组学数据支持。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

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