一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的方法技术

本公开属于空间蛋白质组学领域，提供了一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的装置

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的方法


[0001]本公开属于空间蛋白质组学领域，具体涉及一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的装置
、
含有其的试剂盒及应用该装置处理生物样品以鉴定其中蛋白质的方法
。

技术介绍

[0002]空间蛋白质组学可以研究导致疾病表型的细胞或组织中蛋白质的亚细胞定位
。
空间信息对于理解这些蛋白质与其亚细胞环境之间的复杂相互作用非常重要，可以指导潜在药物靶点的识别并开发更有效的疗法
。
虽然肿瘤蛋白质组的患者间变异性已被广泛研究，但肿瘤内异质性的程度仍然很大程度上未知
。
一些研究利用基于质谱的蛋白质组学来定量不同人体组织的肿瘤间和肿瘤内的异质性
。
这些研究表明，即使没有明显的形态差异或遗传改变，肿瘤内蛋白质丰度的变化也会影响临床表型
。
这说明在生物标志物的鉴定和利用中应考虑空间蛋白质组的差异，从而有助于癌症研究和临床应用
。
[0003]但由于不同区域的组织分离和微量采样以及微量的样品制备和分析的局限性，空间蛋白质组学研究仍然具有挑战性
。
目前有几种方法不断的发展以解决这些未满足的需求，如成像质谱流式
(IMC)
和基质辅助激光解吸
/
电离质谱成像
(MALDI
‑
MSI)。
它们需要通过组织解离并依赖计算映射，其共同缺点是，与光学成像相比，分辨率通常会受到影响，以适应来自小区域的低丰度蛋白的质谱仪器的灵敏度，此类方法后续主要基于质谱检测
。
此外，还有一类为基于激光显微切割技术
(LCM)
和液相色谱串联质谱
(LC
‑
MS/MS)
结合的方法，这类方法可以在一定程度上修正上述方法的不足
。
对于
LCM
，它是一种从组织载玻片中分离感兴趣区域的成熟方法，国际蛋白质组学领域领军人物
Matthias Mann
团队可以从空间切取
80
‑
100
个细胞，并鉴定到
3,653
个蛋白质
。
然而，
LCM
仪器成本高，高度依赖专业知识，对样品制备具有高耗材的要求以及会牺牲样品质量和数量的风险
。
针对这些问题，目前还有一种方法在保持组织样本的完整性的基础上进行的基于水凝胶的组织膨胀空间蛋白质组学技术，即将组织嵌入可膨胀的水凝胶中，使样品保持原形态的基础上进行放大，之后进行微量样本切取收集和基于胶内酶解的样本制备
。
这一技术目前可以从最少
0.37nL
的组织中鉴定到约
1000
个蛋白质，同时组织膨胀技术无需高配置设备
(
如
LCM)
即可实现较高的空间分辨率
。
[0004]然而，现有的基于组织膨胀技术的胶内酶解方法
(
样本处理，蛋白酶解和肽段收集
)
仍有一些缺陷
。
这包括样本处理步骤较多导致的工作量大且繁琐，使得其较难与自动化装置联用从而实现样本处理的自动化；样本处理过程会引入较多的盐，后续需要商品化除盐柱处理从而提高了样本处理的成本并增加了样本的丢失率；样本处理过程中需要不断的进行多种耗材间的转移从而有如非特异性吸附等样本损耗的风险，并且降低检测的重复性；样本处理的大小有下限，即约
0.37nL
，但是目前还做不到针对亚纳升体积的样本处理，这会降低该技术对样本空间异质性的解析能力；同时，胶内酶解处理的样本鉴定到的肽段和蛋白质数量还有较大的提升空间
。
[0005]公开内容
[0006]本公开主要解决了基于组织膨胀的空间蛋白质组学技术中胶内酶解所面临的一个或多个问题，包括通量低
、
样本处理分辨率不高
、
过程繁琐
、
重复性低以及肽段
/
蛋白质鉴定量不足等问题
。
[0007]针对以上问题，本公开的第一方面提供了一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的装置，包括：
[0008]管体，所述管体包括反应区以及位于反应区下方的导流区，反应区与导流区之间液体连通，和固相萃取吸附填料，位于反应区的底部或导流区上部，并且其被配置为当反应区和导流区的气压相同时能够截留反应区中的液体，当反应区的气压大于导流区的气压时能够使反应区中的液体流出，
[0009]其中所述固相萃取吸附填料的厚度与直径的比值小于
1。
[0010]在某些实施方案中，本公开所述固相萃取吸附填料的厚度与直径的比值小于或等于
0.8。
[0011]在某些实施方案中，本公开所述固相萃取吸附填料的厚度与直径的比值小于或等于
0.7。
[0012]在某些实施方案中，本公开所述固相萃取吸附填料的厚度与直径的比值小于或等于
0.6。
[0013]在某些实施方案中，本公开所述固相萃取吸附填料的厚度与直径的比值小于或等于
0.5。
[0014]在某些实施方案中，本公开所述导流区的最大内径小于所述反应区的内径
。
[0015]在某些实施方案中，本公开所述反应区的内径为2～
4mm。
[0016]在某些实施方案中，本公开所述反应区的内径为2～
3mm。
[0017]在某些实施方案中，本公开所述导流区的最大内径为1～
1.5mm。
[0018]在某些实施方案中，本公开所述固相萃取吸附填料的厚度小于或等于
1mm。
[0019]在某些实施方案中，本公开所述固相萃取吸附填料的厚度为约
0.9mm、
约
0.8mm、
约
0.7mm、
约
0.6mm、
约
0.5mm、
约
0.4mm、
约
0.3mm、
约
0.2mm
或约
0.1mm。
[0020]在某些实施方案中，本公开所述反应区的内腔为上下内径相等的柱状中空结构，所述导流区的内腔为横截面上宽下窄的锥状中空结构
。
[0021]在某些实施方案中，本公开所述导流区的长度小于或等于
10mm。
[0022]在某些实施方案中，本公开所述导流区的长度小于或等于
5mm。
[0023]在某些实施方案中，本公开所述导流区的长度约
4.5mm、
约
4mm、
约
3.5mm、
约
3mm、
约
2.5mm、
约
2mm
或约
1.5mm。
[0024]在某些实施方案中，本公开所述导流区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的装置，包括：管体
(1)
，所述管体
(1)
包括反应区
(11)
以及位于反应区
(11)
下方的导流区
(12)
，反应区
(11)
与导流区
(12)
之间液体连通，和固相萃取吸附填料
(2)
，位于反应区
(11)
的底部或导流区
(12)
上部，并且其被配置为当反应区
(11)
和导流区
(12)
的气压相同时能够截留反应区
(11)
中的液体，当反应区
(11)
的气压大于导流区
(12)
的气压时能够使反应区
(11)
中的液体流出，其中所述固相萃取吸附填料
(2)
的厚度与直径的比值小于1，优选小于或等于
0.8、
小于或等于
0.7、
小于或等于
0.6、
小于或等于
0.5。2.
权利要求1的装置，其中所述导流区
(12)
的最大内径小于所述反应区
(11)
的内径，优选地，所述反应区
(11)
的内径为2～
4mm
，优选为2～
3mm
，优选地，所述导流区
(12)
的最大内径为1～
1.5mm
，优选地，所述固相萃取吸附填料
(2)
的厚度小于或等于
1mm
，例如约
0.9mm、
约
0.8mm、
约
0.7mm、
约
0.6mm、
约
0.5mm、
约
0.4mm、
约
0.3mm、
约
0.2mm
或约
0.1mm。3.
权利要求1或2的装置，其中所述反应区
(11)
的内腔为上下内径相等的柱状中空结构，所述导流区
(12)
的内腔为横截面上宽下窄的锥状中空结构，优选地，所述导流区
(12)
的长度小于或等于
10mm
，进一步优选地，所述导流区
(12)
的长度小于或等于
5mm
，例如约
4.5mm、
约
4mm、
约
3.5mm、
约
3mm、
约
2.5mm、
约
2mm
或约
1.5mm。4.
权利要求1‑3任一项的装置，其中导流区
(12)
通过位于反应区
(11)
底部的通孔与反应区
(11)
液体连通，优选地，所述固相萃取吸附填料
(2)
位于所述通孔处
。5.
权利要求1‑4任一项的装置，其中所述反应区
(11)
与导流区
(12)
的连接处内部为圆滑导角结构
。6.
权利要求1‑5任一项的装置，其中所述反应区
(11)
上设有可见的体积刻度标识
。7.
权利要求1‑6任一项的装置，其中所述管体
(1)
还设有一个突出于管体外表面的凸起部件
(3)
，被配置为使所述固相萃取装置能够悬挂在放置架
(
例如不同规格的深孔板
)
上，优选地，所述凸起部件
(3)
设置在所述管体
(1)
的上部
。8.
权利要求1‑7任一项的装置，其中所述反应区
(11)
的容积为2‑
250
μ
L
，例如2‑
100
μ
L
，优选为
10
‑
100
μ
L
，进一步优选为
20
‑
100
μ
L
，进一步优选为
20
‑
50
μ
L。9.
权利要求1‑8任一项的装置，其中所述管体
(1)
还包括与其配合的管盖
。10.
权利要求1‑9任一项的装置，其中所述固相萃取吸附填料
(2)
由不同链长的烷基修饰的多孔硅胶或多孔陶瓷颗粒
、
离子交换树脂或化学键合离子交换剂制成，优选地，所述固相萃取吸附填料
(2)
的孔径为1‑
12
μ
m
，优选为1‑5μ
m
，优选地，所述固相萃取吸附填料
(2)
为
C8
或
C18
固相萃取吸附填料
、
强阳离子交换填料或强阴离子交换填料，所述固相萃取吸附填料
(2)
优选为
C8
或
C18
固相萃取膜片
、
强阳离子交换膜片或强阴离子交换膜片，所述膜片与导流区
(12)
的内表面抵接，所述固相萃取吸附填料
(2)
优选为
C18
固相萃取膜片，所述
C18
固相萃取膜片与导流区
(12)
的内表面抵接
。
11.
权利要求1‑
10
任一项的装置，其中所述管体
(1)
为移液器吸头
。12.
权利要求1‑
11
任一项的装置，其中所述生物样品以样品
‑
凝胶复合体的形式存在，优选地，所述样品
‑
凝胶复合体中的凝胶为水凝胶，例如聚丙烯酰胺凝胶，优选地，所述生物样品以膨胀的样品
‑
凝胶复合体的形式存在
。13.
一种用于处理生物样品以鉴定其中蛋白质的试剂盒，包括：权利要求1‑
12
任一项的装置，其中生物样品的处理在所述装置中进行
。14.
权利要求
13
的试剂盒，其还包括：用于活化固相萃取吸附填料的固定相活化剂，脱色剂，脱水剂，消化剂，终止消化剂，和肽段洗脱剂；优选地，所述固定相活化剂为醇类或乙腈，优选为乙腈，优选在使用时将乙腈配制为
70
～
90
％的乙腈水溶液，例如
80
％乙腈水溶液；优选地，所述脱色剂为有机溶剂和无机盐的混合溶液；优选地，所述有机溶剂为乙腈，所述无机盐为碳酸氢铵水溶液；进一步优选地，所述脱色剂为乙腈和碳酸氢铵的组合，优选地所述脱色剂以溶液形式存在；优选地，以溶液形式存在的脱色剂中含有
40
～
60v/v
％的乙腈，
40
～
60mM
碳酸氢铵和余量的水，进一步优选含有
50v/v
％的乙腈，
50mM
碳酸氢铵和余量的水；优选地，所述脱水剂为醇类或乙腈，更优选地为乙腈；优选地，所述消化剂包括胰蛋白酶，进一步优选地所述消化剂为胰蛋白酶
、
乙酸
、
乙腈和碳酸氢铵的组合；更优选地所述消化剂以溶液形式存在；优选地，所述消化剂中含有
10
‑
25ng/
μ
L
的胰蛋白酶，
pH
为8‑9；进一步优选地，所述消化剂中含有
10
‑
25ng/
μ
L
的胰蛋白酶，
0.002
‑
0.005v/v
％乙酸，
40
～
60mM(
例如
45mM)
碳酸氢铵溶液和
10v/v
％乙腈；优选地，所述终止消化剂为有机溶剂和酸的混合溶液，进一步优选地为乙腈和三氟乙酸的组合，更优选地为含有1～
3v/v
％乙腈
、0.05
～
0.2v/v

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天南，董振，朱怡，吴春龙，科瑞欧，
申请(专利权)人：西湖实验室生命科学和生物医学浙江省实验室，
类型：发明
国别省市：