跳到主要内容

瑞兴生物RXBio

多组学技术服务与深度数据挖掘 · 从研究设计到实验验证的全流程支持
蛋白组 · 靶向验证

靶向蛋白组学定量 PRM

组学筛完之后,最难的一步是验证。Western Blot 需要好抗体、一个蛋白一个蛋白做;ELISA 定量准但一次只能测一个。PRM 走的是另一条路:不依赖抗体,用高分辨质谱盯着目标肽段的特征离子看,一次能测几十个蛋白,还能做相对或绝对定量。它是组学数据和 WB / ELISA 之间的那座桥。

  • 不依赖抗体
  • unique peptide 定量
  • 一次几十个蛋白
  • 可与 WB/ELISA 互补
  • 周期明确
几十个蛋白 / 次单个样本一次可检测的目标数
uniquepeptide 定量只认蛋白特有肽段,结果更可靠
无抗体依赖绕开抗体特异性和批次问题
4-6周常规验证项目周期
01

技术简介

平行反应检测(Parallel Reaction Monitoring,PRM)是一种基于高分辨、高精度质谱的离子检测技术,能够对目标蛋白质、目标肽段进行选择性检测,从而实现对目标蛋白质及肽段的相对或绝对定量。

PRM 可与传统蛋白质验证(Western Blot / ELISA)技术互补,使蛋白验证更加简单、选择性更多。典型适用于高通量蛋白质组定量数据的验证、临床样品中 biomarker 蛋白分子的定量检测。

具体怎么做的:先用 DDA 模式跑一遍样本,为候选蛋白挑出可用的特征肽段(unique peptide)并建立谱图库;再用 PRM 模式只采集这些目标肽段的母离子及其全部碎片离子。因为采集范围被收窄到目标上,同样的仪器时间可以堆在少数几十个蛋白上,灵敏度和定量精度都比全蛋白组扫描高出一截。

GPX3 蛋白(肽段 A0A087X1J7)在化疗响应良好组(PR,n=28)与响应差组(PD,n=14)之间的 PRM 定量散点图,两组差异显著
PRM 单蛋白定量结果示例:PR 组与 PD 组的肽段定量差异(* 表示显著)
02

技术优势

依据 unique peptide 进行定量,结果更可靠

只选目标蛋白特有的肽段做定量,避免同源蛋白和家族成员干扰——这是抗体法最容易出问题的地方。

一次可检测几十个蛋白

单个样本一次上机可覆盖几十个目标蛋白,做 panel 验证比 WB 逐个做省时省样本。

不依赖抗体

绕开抗体特异性和批次差异,也不用等某个抗体到货;对没有商品化抗体的蛋白尤其有用。

周期明确、风险可控

目标确定后,实验路径和周期都是可预估的;不像抗体法要先试抗体、再调条件。

可与绝对定量衔接

加同位素标记肽段做内标,可输出绝对浓度,用于临床阈值判定与候选标志物的定量比较。

和 DIA / TMT 数据天然衔接

上游用什么方法筛的差异蛋白,下游就能用 PRM 在同一批或扩展队列里验证,逻辑闭环。

03

技术流程

1

蛋白提取

SDS-PAGE 分离、TCA/丙酮沉淀,或 pulldown / IP / BioID 亲和纯化

2

酶解

还原-烷基化打开并封闭二硫键,胰酶酶解,C18/SDB 柱除盐

3

DDA 建库

Triple TOF 5600+ DDA 模式采集,ProteinPilot 解析图谱构建谱图库

4

PRM 采集

选定目标肽段的母离子与碎片离子,PRM 模式靶向采集

5

Skyline 定量

提取离子 Chromatogram,计算峰面积,完成相对或绝对定量

6

统计与质控

基于质量偏差、肽段长度、漏切位点等做数据质控,输出定量统计结果

PRM 技术路线:蛋白提取(SDS-PAGE / 蛋白沉淀 / 亲和纯化)、酶解、质谱检测(DDA 建库 → PRM 采集)、数据检索(ProteinPilot → Skyline)、统计分析
PRM 技术路线:DDA 建库 → PRM 靶向采集 → Skyline 定量
04

样本要求

PRM 属于靶向验证,所需样本量与目标蛋白数、样本类型直接相关——目标多、丰度低就要多送,具体在方案阶段确认。

样本类型常规送样量最低送样量说明
蛋白溶液 / 蛋白量≥50 µg≥30 µg(仅做蛋白鉴定 ≥10 µg)浓度不低于 0.1 µg/µL;澄清、无色、不粘稠;−20 ℃ 保存,冰袋送样
组织≥50 mg5–10 mg液氮速冻后 −80 ℃ 保存,干冰寄送;脂肪、骨、皮肤等特殊组织加量
细胞≥1×10⁶≥1×10⁵细胞沉淀干体积 ≥20 µL;PBS 洗两遍后离心去上清,液氮速冻
血浆 / 血清≥100 µL≥50 µL避免溶血;采血后尽快分离,最晚 48 h 内完成,防止蛋白降解
外泌体≥2×10⁹ 颗粒(NTA)≥1×10⁹ 颗粒相当于 BCA 蛋白总量 40 µg / 20 µg;分离后加 100 µL PBS 保存,不超过 200 µL
FFPE 切片10 片以上—每片厚 10 µm、组织面积 1 cm²(约 10 µg/片)
IP Beads正常 IP 后的干 Beads—PBS 洗三遍后去掉上清保留干 Beads,取 3/4 送样,−20 ℃ 冰袋寄送
PRM 项目开始前,建议先确认三件事:① 目标蛋白清单——以 gene symbol 或 UniProt ID 提交,避免同名蛋白混淆;② 是否有可用肽段——膜蛋白、小分子量蛋白、极端等电点蛋白的可用肽段较少,可能定不了;③ 样本的物种与基质——血清血浆这类高复杂度基质需要更严格的去高丰度处理,请提前说明。

若上游是用 TMT / DIA 筛出的差异蛋白,建议把差异表一并提供,我们按丰度变化幅度与肽段可检测性排出优先级。

05

应用案例

案例一
IF 3.5 Transl Lung Cancer Res · 临床血清 / 疗效预测

Identification of serum biomarkers to predict pemetrexed/platinum chemotherapy efficacy for advanced lung adenocarcinoma patients

通过 DIA 质谱分析与 PRM 验证,鉴定预测培美曲塞/铂类化疗疗效的血清生物标志物

期刊:Translational Lung Cancer Research(IF 3.5,2024 JCR) · 发表时间:2021 年(10 卷 2 期,981–994) · 阅读原文:doi.org/10.21037/tlcr-21-153

研究设计:培美曲塞/铂类是晚期肺腺癌的标准化疗方案,但疗效个体差异很大。作者对 20 例接受该方案的患者血清做 DIA 蛋白质组学检测,比较化疗响应良好组(PR)与响应差组(PD),筛出差异蛋白;再对候选标志物做 PRM 靶向验证——验证队列包括原 20 例和一批新增患者,合计 42 例(PR 28 例、PD 14 例),共验证 16 个候选蛋白。

核心结果:DIA 阶段共得到 23 个差异蛋白,其中 7 个用于预测治疗响应的 ROC AUC 高于 0.8。PRM 验证与 DIA 结果表现出较好的一致性,10 个差异蛋白显示出相同的上调或下调方向。最终确认了一批能较好反映晚期肺腺癌治疗响应的潜在蛋白标志物。

这个案例的验证逻辑值得照搬:先用 DIA 在小组队列里“发现”,再用 PRM 在“原队列 + 独立扩展队列”里“验证”,并且要求前后两次的方向一致——这是蛋白标志物类课题最稳的组合。如果只做 DIA 不做 PRM,结论在审稿人那里通常过不了关;反过来只做 PRM 不做发现,又不知道该测哪些蛋白。

16 个候选血清蛋白在化疗响应良好组(PR,n=28)与响应差组(PD,n=14)中的 PRM 定量分布散点图
16 个候选蛋白的 PRM 定量:PR 与 PD 两组的分布差异
06

应用案例二

案例二
2024 Clinical Proteomics · 血浆 panel 验证

Plasma proteomic characterization of colorectal cancer patients with FOLFOX chemotherapy by integrated proteomics technology

整合蛋白质组技术解析接受 FOLFOX 化疗的结直肠癌患者血浆蛋白组特征

期刊:Clinical Proteomics · 发表时间:2024 年(21 卷) · 阅读原文:doi.org/10.1186/s12014-024-09454-z

研究设计:用 SISPROT-DIA 流程结合 LC-MS/MS 分析 II/III 期结直肠癌患者 FOLFOX 化疗前后的血浆蛋白组,比较敏感组(SENS)与无效组(NONE),通过机器学习筛出一组可用于预测化疗疗效的蛋白 panel;随后另取 26 例新队列(SENS 13 例、NONE 13 例),针对发现阶段得到的 9 个蛋白设计目标肽段,用 PRM 做靶向验证。

核心结果:PRM 在 9 个蛋白中检出 6 个存在显著变化;其中 S100A4、RL12(RPL12)、KRT16、HSP90AB1、APOC3 这 5 个蛋白的变化方向与机器学习分析一致,其中 3 个达到统计学显著。作者据此认为 PRM 验证增强了该 panel 作为 FOLFOX 疗效预测标志物的稳健性,同时指出还需更大队列与 ELISA / 同位素标记绝对定量进一步确认。

请注意这个案例诚实的地方:9 个里只有 6 个有变化、5 个方向一致、3 个显著——这才是验证的真实样子。谁的验证结果都是“部分一致”,把不一致的部分讲清楚,比宣称全部验证成功更可信。选 PRM 做验证时,样本量和目标数量要留出这种损耗的余量。

07

常见问题

PRM 和 Western Blot 怎么选?
看目标数量、有没有好抗体、要不要定量。目标少(1–3 个)、抗体好用、只要“有没有变化”,WB 更便宜更快;目标十几个、没有可靠抗体、要跨样本定量比较,PRM 更合适。两者也可以搭配:PRM 筛,WB 挑关键蛋白出图。
PRM 能完全替代 ELISA 吗?
不能。ELISA 的优势是操作简单、成本低、临床端普及;PRM 的优势是多重、不依赖抗体、可同时看几十个蛋白。做标志物 panel 的发现与验证阶段,PRM 更合适;真正要进临床检测,通常还是会转到 ELISA 或化学发光平台。
一个样本能测多少个蛋白?
常规几十个。上限取决于目标蛋白的丰度、肽段可检测性和仪器时间;目标越多,单个目标的采集时间越少,低丰度蛋白越容易测不到。建议分批做,优先保证关键蛋白的定量质量。
怎么判断我的目标蛋白有没有合适肽段?
我们会在方案阶段做一次肽段可检测性评估:查蛋白序列、酶切位点、是否有 unique peptide、肽段长度与疏水性是否适合质谱。膜蛋白、小蛋白、极端 pI 蛋白通过率低,评估后会给出替代目标或换方法的建议。
能不能做绝对定量?
可以,需要合成同位素标记的参照肽段(SIS peptide)做内标。成本与目标数量成正比,通常是先做相对定量筛出关键蛋白,再对少数几个做绝对定量。
Get A Solution

获得技术方案

您有任何关于组学测序的项目问题,请留言给我们。技术团队将在工作日 24 小时内给您答复。

项目咨询

技术顾问对接具体课题,先讨论科学问题再谈检测清单

027-87050299

sales@rxbio.cc

寄样收样

李欣 13237124769
武汉市东湖高新区高新二路 388 号光谷生物医药加速器 18 栋 1-2 层

提交您的项目需求

填写以下信息,我们会尽快与您联系并给出技术方案建议。

提交即表示同意我们通过电话或邮件与您联系,仅用于项目沟通。