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4D-PRM---更多更快更准！开启靶向蛋白组学应用新时代
近些年来质谱技术发展迅速，2019年离子淌度分离概念的引入使得蛋白组学进入4D新时代。4D蛋白组学是在传统3D即保留时间（retention time）、质荷比（m/z）、离子强度（intensity）这三个维度分离基础之上增加了第四个维度，离子淌度（mobility）的分离，进而大幅度的提高扫描速度和检测灵敏度，带来蛋白质组分析在鉴定深度、检测周期、定量准确性等性能的全面提升。
在蛋白组学研究中，除了大规模的discovery proteomics分析之外（发现阶段），靶向的target proteomics（验证阶段）技术同样在验证和临床转化方面具有巨大的应用前景。PRM 技术（Parallel Reaction Monitoring，平行反应监测）是目前靶向蛋白质组学数据采集的主流方法，通过对目标肽段进行选择性检测，从而实现对目标蛋白质/ 修饰肽段的靶向相对或绝对定量，具有高特异性、高灵敏度，高通量、无需抗体等优势。
图1 从发现到验证——高通量蛋白质组和靶向蛋白质组的应用
尽管靶向蛋白质组学PRM技术在过去的十年间已经有了广泛的应用，但是由于蛋白质组的复杂程度极高，传统质谱仪器扫描速度、灵敏度、通量等因素的限制导致PRM应用场景仍然受限。令人激动的是，新一代4D蛋白质组学特有的PASEF（Parallel Accumulation Serial Fragmentation，同步累积连续碎裂）技术与PRM相结合，能够实现增强的无标记定量蛋白质组学。PRM-PASEF的这种模式利用了TIMS进行第四维度分离，相对于普通的PRM提高了多肽离子的选择性和灵敏度，并结合了PASEF的扫描速度从而增加了靶标离子的数量，实现更多更快更准确的靶向蛋白组检测，为target proteomics验证带来了更多的可能（图1）。
图2 4D-PRM技术原理
得益于4D平台更快的扫描速度，4D-PRM理论上每100 ms的TIMS ramp time可靶向10个母离子，在1 s的duty cycle时间内则可靶向近90个母离子，使得4D-PRM能够在短时间内定量到更多蛋白。同时，PASEF快速的扫描能力能得到更多的数据采集点，产生专属性更高的MS/MS谱图，极大提高检测灵敏度，使4D-PRM具有更准确的定量分析（图3）。Bruker实验室在ASMS发表的poster，利用4D-PRM技术，在30 min的液相梯度时间内，可对216个母离子靶向定量（图4），且最低定量限达到了17.2 amole，且具有很好的重复性（表1）。
图3 更快的扫描速度使得4D-PRM短时间内定量到更多蛋白
图4 更多的数据采集点为4D-PRM带来更准确的定量分析
图5 Bruker实验室4D-PRM实验设计和谱图
表1 Bruker实验室4D-PRM实验结果
新增离子淌度多一维的筛选，使4D-PRM具有更强的选择性。在Ion Mobility Filter关闭的条件下，相同质荷比的离子不能有效区分，导致离子选择性变弱，定量准确性降低；相比之下，在Ion Mobility Filter打开时，离子淌度新维度能有效区分相同质荷比但形状和截面不同的离子，产生更强的离子选择性和更高的定量准确性（图5）。
图6 离子淌度分离让 4D-PRM具有更强的选择性
与其它平台上开发的PRM方法相比，基于4D蛋白质组学平台的4D-PRM是目前通道数目最多的靶向蛋白质组学方法，凭借PASEF技术的速度和额外的TIMS分离优势，4D-PRM无论是在扫描速度还是灵敏度以及准确性上都具有非常大的优势。除了常规的target proteomics中目标蛋白的验证，4D-PRM能够可靠地定量分析潜在的候选生物标记物，为临床大队列研究带来更多可能。
景杰生物经过前期潜心研发，将于近期隆重推出全新一代靶向蛋白组学产品-4D-PRM，为靶向蛋白组学验证提供新的强大工具，助力各位老师科研工作，敬请期待~~~
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