在现代生命科学研究中，理解细胞间的异质性对于解析疾病机制、开发精准治疗和重建组织发育图谱具有重要意义。单细胞RNA测序已在转录水平提供了丰富信息，但蛋白质作为直接执行功能的分子，更能真实反映细胞状态。因此，单细胞蛋白质组学（Single-Cell Proteomics, SCP）逐步成为探索细胞命运、状态和调控机制的关键技术。单细胞蛋白质组学的目标是在单细胞水平准确检测和定量蛋白质表达、翻译后修饰与调控网络。

一、单细胞蛋白质组学的分析框架

1、技术目标

单细胞蛋白质组学旨在实现以下目标：

• 定量分析：在单细胞分辨率下，获取蛋白质的相对或绝对表达水平；
• 高通量检测：支持多个单细胞并行分析，构建细胞异质性图谱；
• 生物学功能还原：链接蛋白表达数据与细胞功能、状态、路径图谱。

2、实验基本流程

SCP通常包括以下步骤：

单细胞分离、样品裂解与酶解、蛋白/肽段富集、标记与上样（如使用TMT）、质谱分析、数据解读与功能注释

各步骤需要与微量样本处理、高灵敏度检测及高精度定量相匹配。

二、主流分析方法与策略

1、Tandem Mass Tag（TMT）标记策略

TMT标签是一种化学标记试剂，能够将不同样品中的肽段通过同位素标签进行区分。它广泛应用于单细胞蛋白质组学，结合“载体通道（carrier channel）”技术使用：

• 载体通道提供信号增强，通常由数百个相同类型细胞组成；
• 单细胞样本通过独立标签标记，与载体混合后共同进样；
• 利用高分辨率质谱识别肽段并解码标签，实现多样本并行定量。

TMT策略的优势在于通量高、定量一致性强、适配性好，已成为当前质谱型SCP的主流技术路径。

2、标签自由定量（Label-Free Quantification）

不使用任何标签，直接基于肽段离子峰强度进行定量。该方法在样本前处理上更简洁，适合探索性或低通量研究场景。为提高灵敏度，常配合以下手段：

• 纳升液相色谱（nanoLC）：减少样品稀释；
• 离子迁移谱（IMS）：提升肽段分离度；
• 增强型质谱平台：如ZenoTOF或timsTOF。

尽管标签自由法的重复性和定量精度相对较低，但随着算法改进和仪器性能提升，正在逐步拓宽其应用范围。

3、抗体结合策略

质谱外的另一类方法是基于抗体检测蛋白质的策略，代表性技术包括：

• CyTOF（金属标记质谱流式）：使用稀有金属标记抗体，对表面或胞内蛋白进行多通道并行检测；
• CITE-seq：将抗体上的条形码与单细胞RNA测序融合，获得蛋白质与转录信息。

这类方法适用于已知靶标的高通量检测场景，广泛应用于免疫学和肿瘤微环境研究。

三、关键技术节点详解

1、单细胞分选与上样技术

单细胞样品质量直接决定后续分析的可靠性。主流的单细胞分选方式包括：

• FACS（荧光活化细胞分选）：高通量，适用于悬浮细胞；
• 微流控平台：如Fluidigm C1，可实现自动化；
• 显微操作或自动移液平台：适合贴壁细胞、稀有细胞分选。

分选后细胞需迅速转入低体积反应体系（一般为纳升级至皮升级），避免蛋白降解或吸附损失。

2、蛋白裂解与酶解处理

由于单细胞蛋白质总量极少，目前广泛采用的优化手段包括：

• 低吸附耗材：如硅化反应管、微反应片；
• 磁珠辅助酶解：提高酶反应效率；
• 热处理与变性剂联用：加速裂解过程。

部分平台如nPOP将蛋白裂解、酶解、标记整合于微滴中，极大提升了样品回收率与标准化水平。

3、高灵敏度质谱检测平台

质谱平台是SCP的核心工具，其性能决定数据深度与准确度。常用平台包括：

• Thermo Orbitrap Eclipse/Fusion Lumos：高分辨率、稳定性强；
• Sciex ZenoTOF 7600：信号增强能力强；
• Bruker timsTOF SCP：支持PASEF+DIA组合模式，实现超高灵敏度与高覆盖率。

结合纳升液相和自动上样系统，当前SCP方案可实现每个细胞检测上千个蛋白，覆盖细胞主要功能通路。

4、数据分析与注释方法

SCP数据处理流程一般包括以下步骤：

• 质谱原始数据解析与肽段识别
• 蛋白归属与定量矩阵构建
• 批间归一化与缺失值处理
• 差异表达分析、功能富集与聚类分类

为解决单细胞数据中的稀疏性与变异性，常结合机器学习算法如PCA、t-SNE、UMAP或聚类分析实现数据降维与亚群识别。

单细胞蛋白质组学将“群体平均”研究推向“个体精准”的新时代。在蛋白水平精确还原细胞状态，正成为揭示生物调控机制、解码疾病异质性与开发精准治疗策略的有力工具。随着技术流程持续标准化、分析平台不断进化，单细胞蛋白质组学有望在基础科研与临床研究中扮演更加核心的角色。百泰派克生物科技将持续聚焦该领域前沿进展，提供高质量的单细胞蛋白质组学分析服务，协助科研人员精准获取、解读与应用高质量蛋白质组数据，助力揭示细胞复杂性的本质。

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；

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