在蛋白质组学技术快速发展的今天，科研人员对数据的深度、广度和准确性提出了更高要求。基于三维质谱的分析手段虽已实现大规模蛋白质鉴定和定量，但在面对复杂样本、低丰度蛋白或结构相似肽段时，仍存在分辨率不足、信噪比偏低等技术瓶颈。为打破这一限制，4D蛋白质组学（4D Proteomics）应运而生。所谓4D，即在三维质谱分析（保留时间、质荷比、信号强度）基础上，新增离子迁移率（Ion Mobility）作为第四维度，进一步提高蛋白组分离效率和定量精度。它不仅赋予研究者更高的结构识别能力，也极大提升了检测灵敏度和动态范围，尤其适合对生物样本中低丰度蛋白、同质异构肽段和微量样本的分析需求。随着4D蛋白质组学技术的成熟，它已被广泛应用于肿瘤生物学、神经退行性疾病、药物机制、外泌体研究及单细胞蛋白组学等多个前沿方向，正在重塑生命科学研究的技术格局。

一、什么是4D的四个维度？

4D蛋白质组学中的四个维度包括：

1、保留时间（Retention Time）：指肽段在液相色谱柱中的流出时间，是色谱分离的重要参数

2、质荷比（m/z）：肽段的质量与其带电量的比值，是质谱仪最基础的测量数据

3、信号强度（Intensity）：反映肽段在样本中的相对丰度，用于蛋白质定量

4、离子迁移率（Ion Mobility）：表示离子在气体环境中，在电场作用下的移动速度，能够反映其三维结构、大小和形状

引入离子迁移率作为“第四维度”，可在不增加采样时间的前提下，进一步提高对复杂混合物中肽段的分离与识别能力。

二、离子迁移率为何关键？

在蛋白质组学中，肽段的结构差异可能不会体现在质荷比上，却能通过离子迁移率区分。该技术可以：

• 区分质量相近但结构不同的肽段（如同质异构体）
• 降低共洗脱干扰，提高鉴定精度
• 增强对低丰度蛋白的识别能力，尤其在血清、脑脊液、尿液等样本中效果显著
• 在MS/MS分析前就实现初步结构筛选，提升整体数据质量和定量一致性

这些优势使得4D蛋白质组学成为研究复杂生物系统、动态调控机制的强有力工具。

三、代表性平台与关键技术

Bruker timsTOF Pro 系列：PASEF加持的4D平台

目前最具代表性的4D蛋白质组学平台是Bruker timsTOF Pro系列质谱仪，其核心技术包括：

1、tims（Trapped Ion Mobility Spectrometry）：将离子按迁移率“陷阱”并定向释放，实现高精度分离

2、PASEF（Parallel Accumulation Serial Fragmentation）：同步离子富集和串联碎裂，大幅提升数据采集速率

3、超高采样速率：>100Hz

4、高蛋白识别能力：单次进样可识别7000+蛋白质

5、极短分析周期：适合大队列高通量研究

四、应用领域广泛

4D蛋白质组学在以下几个关键领域显示出极大潜力：

1、科研应用价值

（1）肿瘤研究：提高对异质性肿瘤组织中亚群蛋白的分辨能力；

（2）神经系统疾病：增强脑组织中低丰度调控蛋白的检测灵敏度；

（3）外泌体与液体活检：适用于极微量样本的深度分析；

（4）单细胞蛋白组学：结合前端微流控设备，实现真正的细胞级别定量；

（5）生物标志物发现：对血浆、脑脊液等体液样本中的差异蛋白进行精准定量。

2、企业研发场景

（1）疫苗/抗体开发：提高免疫原识别效率与杂质蛋白监测能力；

（2）生物药质量控制：精细表征制剂中的微量变异或污染蛋白；

（3）合成生物学优化：分析代谢通路中关键酶的表达与调控状态。

4D蛋白质组学通过引入离子迁移率这一结构分离维度，突破质谱在复杂样本分析中的诸多瓶颈。在色谱保留时间提供流动性特征的同时，质荷比用于质谱识别，信号强度反映相对丰度，而离子迁移率则提供了结构分辨力，使得整体分析分辨率和深度显著提升。这种多维度协同的能力，让研究者能更加清晰、准确地观察蛋白质在不同状态下的表达变化和功能关联。对于那些致力于挖掘疾病标志物、理解病理机制或优化药物靶点的科研人员而言，4D蛋白质组学无疑是推动项目成果的重要助力。而选择百泰派克生物科技作为合作伙伴，将为您的研究注入可靠的数据支撑与专业技术服务。如需进一步了解4D蛋白质组学的实验方案、报价或应用案例，欢迎随时联系我们。

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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