无标记定量蛋白质组学（Label-Free Quantitative Proteomics, LFQ）技术，凭借其样本准备简便、适用范围广泛、无标签干扰等优势，正逐渐成为生命科学研究中重要的定量手段。尤其在系统生物学、疾病机制研究、生物标志物筛选及药物研发等领域，无标记定量策略正发挥着越来越重要的作用。本文将系统解析主流无标记定量蛋白质组学工具的原理与特点，探讨其在实际科研中的优势与挑战。

一、无标记定量的基本原理

无标记定量主要依赖质谱信号强度（MS1级别）或谱图计数（Spectral Counting）来间接衡量蛋白质的丰度变化。相比于同位素标记法（如SILAC、TMT等），LFQ无需在样本处理阶段引入化学或代谢标签，操作流程更为简洁。

※ 主流定量策略包括：

• MS1强度积分（Intensity-based LFQ）：通过提取肽段离子在MS1谱图中的峰面积，计算不同样本中同一肽段的信号强度变化，从而实现蛋白质水平的相对定量。
• 谱图计数（Spectral Counting）：统计质谱中被鉴定的与某蛋白对应的肽段次数，适用于粗略定量，但对低丰度蛋白敏感性较差。

在实际应用中，MS1强度法因其较高的动态范围与灵敏度，已成为主流选择。

二、主流无标记定量工具及算法比较

随着蛋白质组学分析需求的增长，多种面向LFQ的数据处理工具和算法应运而生。以下为目前广泛应用的几类代表性软件：

1、MaxLFQ

• 开发背景：MaxLFQ是整合于MaxQuant软件中的一种MS1强度定量算法，采用延迟归一化与最小二乘法计算模型，提升了肽段间的比较准确性。
• 优势：适用于大规模样本分析，支持多条件实验设计；具有较强的抗批次效应能力。
• 应用场景：常用于基础研究、疾病模型蛋白差异分析。

2、Progenesis QI for Proteomics

• 特点：注重峰识别与对齐过程的精确性，特别适合高复杂度样本的分析。
• 优势：图形化界面友好，便于数据质量评估；对低丰度蛋白表现较好。
• 限制：对硬件配置和数据体量有较高要求。

3、MSstats

• 背景：基于R语言开发，适配多种质谱平台输出，采用线性模型（linear mixed models）处理数据。
• 优势：支持统计假设检验、批次校正与缺失值填补；易于与生信流程对接。
• 应用拓展：被广泛用于临床样本、组学整合分析项目中。

4、DIA-NN（适用于DIA无标记数据）

• 技术特点：融合神经网络算法与机器学习优化的定量精度，适用于数据独立采集（DIA）模式。
• 优势：处理速度快，适应高通量需求；兼容谱库及无谱库搜索。
• 未来潜力：DIA-NN等工具正在推动无标记定量从DDA向DIA的跃迁。

三、无标记定量的优势与挑战

※ 优势

• 无需标记成本，样本处理简便：尤其适合难以进行标记处理的临床样本，如组织切片、血浆等。
• 适用范围广：理论上可用于任意数量样本的比较，利于生物重复设计。
• 避免标记偏差：不存在标签效率、掺杂干扰等问题。

※ 挑战

• 重复性依赖质谱平台稳定性：不同批次、不同仪器间的漂移会影响结果一致性。
• 数据缺失问题：低丰度肽段易受识别限制，导致数据缺失和定量偏差。
• 对前处理和对齐算法依赖高：样本间对齐与峰提取质量直接影响定量精度。

四、如何提升LFQ数据的质量和解释力？

为了提升无标记定量结果的可信度，建议从以下几个维度进行优化：

• 实验设计：控制变量清晰，尽量提高生物重复数量；
• 样本处理一致性：标准化蛋白提取、消化与上样流程；
• 质谱平台选择：优先选择高分辨率、低漂移的系统；
• 数据分析策略：采用成熟稳定的软件工具，配合多重统计方法交叉验证；
• 功能富集与通路分析：结合GO、KEGG等数据库，深入挖掘蛋白质功能变化。

无标记定量蛋白质组学，以其高灵活性、低成本和广泛适用性，已成为当代生命科学研究的重要技术手段。随着算法优化与质谱平台不断升级，其精度和通量正在不断提高。百泰派克生物科技提供一站式基于Label Free的定量蛋白组分析服务，包括样本处理、质谱分析、定量统计和生物信息解读，助力科研团队深入洞察生物体系中的动态变化。

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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