使用OpenSWATH進(jìn)行SWATH蛋白

使用OpenSWATH進(jìn)行SWATH蛋白組學(xué)定量分析：完整流程解析檢測技術(shù)服務(wù)詳情介紹

SWATH-MS（Sequential Window Acquisition of All Theoretical Mass Spectra）作為基于數(shù)據(jù)獨(dú)立采集（DIA）的質(zhì)譜技術(shù)，近年來在蛋白組學(xué)研究中獲得廣泛應(yīng)用。它以出色的重現(xiàn)性、高通量和廣覆蓋性，成為大規(guī)模樣本定量分析的重要技術(shù)選擇。而OpenSWATH作為目前應(yīng)用zuì廣泛的SWATH數(shù)據(jù)分析工具之一，因其開源性、靈活性以及對多平臺的兼容，成為科研人員進(jìn)行DIA數(shù)據(jù)處理的重要方案。

一、OpenSWATH簡介

OpenSWATH是建立在OpenMS框架基礎(chǔ)上的一套軟件工具，用于對SWATH-MS數(shù)據(jù)進(jìn)行靶向肽段提取和定量分析。其工作原理是將DIA數(shù)據(jù)中的全掃描信息與預(yù)先構(gòu)建的譜庫進(jìn)行比對，通過提取特定肽段的色譜信息，實現(xiàn)高通量、高精度的定量。OpenSWATH具有數(shù)據(jù)完整性強(qiáng)、重復(fù)性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于生物樣本間的系統(tǒng)比較研究。

二、完整分析流程概覽

使用OpenSWATH進(jìn)行SWATH蛋白組學(xué)分析，通常需要經(jīng)過以下幾個核心步驟：

1、原始數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

質(zhì)譜儀生成的原始數(shù)據(jù)文件通常為特定廠商格式（如.wiff或.raw），需要在OpenSWATH分析前轉(zhuǎn)換為通用的.mzML格式。該轉(zhuǎn)換可通過ProteoWizard軟件中的msconvert工具完成。轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)同時執(zhí)行峰提取（peak picking），確保后續(xù)色譜提取的準(zhǔn)確性。

2、構(gòu)建或獲取高質(zhì)量譜庫

SWATH分析依賴譜庫中提供的肽段信息來實現(xiàn)靶向定量，因此譜庫的質(zhì)量直接決定了分析結(jié)果的可靠性。譜庫可以通過DDA實驗構(gòu)建，也可以從公共數(shù)據(jù)庫（如SWATHAtlas）下載已有的標(biāo)準(zhǔn)譜庫。譜庫中需包含肽段的前體離子m/z、碎片離子m/z、保留時間等信息，推薦使用.tsv或.TraML格式。譜庫需盡可能匹配樣本物種、組織類型與質(zhì)譜平臺，否則會顯著影響肽段識別率與定量準(zhǔn)確性。

3、iRT校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化

由于不同批次SWATH實驗可能存在保留時間偏移，為保證肽段識別的統(tǒng)一性，OpenSWATH分析推薦使用iRT（indexed Retention Time）標(biāo)準(zhǔn)肽段進(jìn)行保留時間校準(zhǔn)。科研人員可在樣品中添加商業(yè)化iRT標(biāo)準(zhǔn)混合物，在分析前構(gòu)建iRT譜庫，并使用RTNormalizer工具完成保留時間標(biāo)準(zhǔn)化操作。這一過程顯著提升了跨樣本比對的一致性。

4、執(zhí)行OpenSWATH主流程

數(shù)據(jù)和譜庫準(zhǔn)備完成后，即可使用OpenSwathWorkflow工具進(jìn)行主流程運(yùn)行。該步驟主要包括XIC（提取離子色譜圖）提取、峰識別、肽段匹配與定量等核心分析。需要指定輸入的mzML文件、譜庫文件、iRT校準(zhǔn)文件以及輸出路徑。運(yùn)行過程中，OpenSWATH將根據(jù)譜庫信息提取目標(biāo)肽段在各樣本中的色譜峰，并基于打分算法進(jìn)行篩選，從而獲得可信的定量結(jié)果。此步驟的參數(shù)設(shè)置將影響到峰識別的靈敏度與特異性，需根據(jù)實驗需求進(jìn)行優(yōu)化。

5、多樣本打分與假陽性控制

在多個樣本的分析中，為確保數(shù)據(jù)的統(tǒng)計有效性，OpenSWATH通常與pyProphet工具配合使用。pyProphet通過建立統(tǒng)計打分模型，為每個被識別的肽段分配一個假陽性率（FDR），并允許用戶設(shè)定閾值進(jìn)行篩選。該步驟顯著提高了結(jié)果的可靠性，尤其適用于大規(guī)模樣本差異分析。pyProphet還支持對多個分析結(jié)果進(jìn)行合并打分，進(jìn)而統(tǒng)一FDR控制策略，適用于跨組比較研究。

6、跨樣本對齊與*

由于部分肽段在不同樣本中表達(dá)水平較低，可能導(dǎo)致定量缺失，因此需使用TRIC工具對結(jié)果進(jìn)行跨樣本保留時間對齊與數(shù)據(jù)*。TRIC基于色譜對齊算法，在不同樣本中尋找相似峰型并進(jìn)行匹配，提升數(shù)據(jù)的完整性，避免下游分析中的偏倚。通過對齊后的結(jié)果，可生成統(tǒng)一的蛋白或肽段定量矩陣，作為后續(xù)生信分析的輸入。

7、差異分析與生物學(xué)解釋

OpenSWATH分析完成后，輸出的定量矩陣可用于常規(guī)生物信息學(xué)分析流程，包括差異蛋白篩選、聚類分析、GO/KEGG富集分析等。常見工具包括R語言、Python腳本以及MSstats、Perseus等蛋白組學(xué)專用分析平臺。通過這些工具，科研人員可以從定量數(shù)據(jù)中提取出具有生物學(xué)意義的差異表達(dá)模式，進(jìn)而推斷潛在的分子機(jī)制，為科研項目提供更深層次的見解。

三、關(guān)鍵技術(shù)注意事項

在使用OpenSWATH進(jìn)行分析時，有幾個技術(shù)細(xì)節(jié)值得關(guān)注。例如，譜庫質(zhì)量是決定分析成功與否的核心因素，建議結(jié)合實驗樣本來源自建譜庫以提升匹配效率。同時，iRT標(biāo)準(zhǔn)的選擇與校準(zhǔn)過程不容忽視，錯誤的時間校準(zhǔn)將直接影響峰識別精度。此外，OpenSWATH參數(shù)配置復(fù)雜，初次使用者應(yīng)結(jié)合文檔說明或標(biāo)準(zhǔn)流程測試小批量數(shù)據(jù)以確保可控。對于有大量樣本或非模式生物研究需求的團(tuán)隊而言，建立一套標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)處理流程是實現(xiàn)高效、高質(zhì)量蛋白組學(xué)研究的基礎(chǔ)。

OpenSWATH作為DIA數(shù)據(jù)分析中的重要開源工具，憑借其穩(wěn)定的性能和模塊化設(shè)計，為科研人員提供了靈活、可靠的分析平臺。從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譜庫準(zhǔn)備到肽段定量、結(jié)果輸出，OpenSWATH構(gòu)建了一個科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁黧w系，適用于基礎(chǔ)研究、疾病機(jī)制研究、農(nóng)業(yè)改良、食品安全等多個蛋白組學(xué)應(yīng)用場景。百泰派克生物科技提供SWATH定量蛋白組學(xué)服務(wù)，期待與您共同推進(jìn)dànbáizhì組研究的深入發(fā)展。

百泰派克生物科技特色項目

一、蛋白測序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos質(zhì)譜儀及島津公司埃德曼降解測序系統(tǒng)對dànbáizhì序列進(jìn)行分析，提供基于質(zhì)譜的蛋白測序分析服務(wù)，包括對dànbáizhì的氨基酸組成分析，Nduāncèxù，Cduāncèxù和全序列分析，以及基于埃德曼降解的dànbáizhìN端序列分析服務(wù)。對于未知理論序列的dànbáizhì，提供基于從頭測序法的dànbáizhì從頭測序服務(wù)，對蛋白序列進(jìn)行分析。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1.采用目前世界上*的質(zhì)譜儀器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可實現(xiàn)對所測定靶蛋白序列 100% 的覆蓋;

3.可測定蛋白N端多達(dá) 70個氨基酸序列;

4.可測定多種形式的樣品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白條帶;

5.樣品用量低: 蛋白樣品僅需 5-10ug，即可完成檢測;

6.測序不受N端封閉，PEC和和糖基化等N端修飾的影響。

二、dànbáizhì組學(xué)

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos質(zhì)譜平臺結(jié)合Nano-LC，提供定量dànbáizhì組學(xué)、靶向dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、翻譯后修飾蛋白組學(xué)等多種dànbáizhì組學(xué)分析服務(wù)。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4Ddànbáizhì組學(xué)服務(wù)，助力微量樣本蛋白組學(xué)、大樣本群醫(yī)學(xué)及高通量修飾組學(xué)等研究工作。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1 .高通量定量蛋白分析:多對照組大規(guī)模實驗分析，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標(biāo)記方法，適用于分析組織、細(xì)胞、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實驗結(jié)果重復(fù)度高;

4.可檢測較低豐度蛋白，線性范圍廣;

5.zhuānyè生物信息學(xué)分析，分析更系統(tǒng)準(zhǔn)確。

三、單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm質(zhì)譜流式系統(tǒng)進(jìn)行單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析，采用金屬元素標(biāo)記物（通常是金屬元素標(biāo)記的特異抗體）標(biāo)記細(xì)胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細(xì)胞原理分離單個細(xì)胞，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個細(xì)胞的原子質(zhì)量譜，zuì后將原子質(zhì)量譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞表面和內(nèi)部的信號分子表達(dá)量。

※服務(wù)優(yōu)勢：

1.技術(shù)*，*技術(shù)空白

采用金屬標(biāo)記抗體技術(shù)，避免了傳統(tǒng)流式熒光通道少且易相互影響的問題。可在單細(xì)胞層面上對多種指標(biāo)同時進(jìn)行表征，百泰派克生物科技可做到同時檢測51個目標(biāo)蛋白。

2.分析數(shù)量大，成本較低

單細(xì)胞RNAseq受成本等因素限制，所有樣本細(xì)胞匯總的分析數(shù)目一般在2x10^4個左右，而流式質(zhì)譜技術(shù)一次（單樣本）就可分析至少10^5的細(xì)胞，實現(xiàn)了數(shù)量級的提高，且成本不高于單細(xì)胞RNAseq。

3.應(yīng)用前景大

①流式質(zhì)譜結(jié)果可以給出細(xì)胞亞群的變化，在臨床診斷、疾病機(jī)制研究等方面具有極大的研究前景；

②將金屬標(biāo)簽技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合會有新應(yīng)用方向。除常規(guī)蛋白外，質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)還可用于蛋白翻譯后修飾；

③可檢測細(xì)胞存活率、細(xì)胞大小、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達(dá)量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)

百泰派克生物科技的基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)一站式解決方案包括我們專有的、高度敏感的免疫肽富集和鑒定方案。我們能夠幫助您實現(xiàn)10,000個以上I型多肽和10,000個以上II型多肽的鑒定和識別。通過我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學(xué)分析平臺進(jìn)行免疫肽組學(xué)分析，可從zuì小的樣品材料中進(jìn)行可重復(fù)的識別和定量。該服務(wù)可以應(yīng)用于大規(guī)模的研究，旨在助力科研工作者尋找癌癥、免疫疾病及傳染病的解決方案，深入挖掘未知的靶標(biāo)。

五、生物藥物表征

百泰派克基于高分辨率質(zhì)譜技術(shù)，MALDI TOF，高效色譜分離技術(shù)，提供一系列完善的生物藥物分析方案，從dànbáizhì、多肽、抗體、疫苗等生物制品的氨基酸組成和一級結(jié)構(gòu)分析，到產(chǎn)品變異性和純度分析。旨在提供優(yōu)質(zhì)生物藥物分析服務(wù)，幫助生物醫(yī)藥生產(chǎn)商提高生物藥物品質(zhì)。

百泰派克生物科技七大檢測平臺

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物質(zhì)譜多組學(xué)優(yōu)質(zhì)服務(wù)商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于為生物/制藥和醫(yī)療器械行業(yè)提供質(zhì)量控制檢測和項目驗證等zhuānyè服務(wù)。公司實驗室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法規(guī)和指導(dǎo)原則，通過CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認(rèn)證，建立了完備的質(zhì)量體系，數(shù)據(jù)冷熱/異地備份，設(shè)備定期計量/期間核查，軟件審計追蹤，為客戶提供一體化解決方案和技術(shù)服務(wù)，支持新藥研發(fā)、藥物申報注冊和生產(chǎn)放行。

1.公司采用ISO9001質(zhì)量控制體系，zhuānyè提供以質(zhì)譜為基礎(chǔ)的CRO檢測分析服務(wù)；

2.獲國家CNAS實驗室認(rèn)可，為客戶提供符合全球藥政法規(guī)的藥物質(zhì)量研究服務(wù)；

3.業(yè)務(wù)范圍覆蓋dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、代謝組學(xué)、生物藥物表征、單細(xì)胞分析、單細(xì)胞質(zhì)譜流式、生信云分析以及多組學(xué)生物質(zhì)譜整合分析等；

4.七大質(zhì)量控制檢測平臺，滿足您一站式服務(wù)需求；

5.服務(wù)3000+企業(yè)，10000+客戶的選擇；

6.致力于為您提供優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)譜分析服務(wù)!

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