廣東
蛋白質是生命活動的執行者，對其進行快速、準確的微觀解析，是生物技術領域面臨的重要挑戰，而多肽作為蛋白質的重要組成單元，其高效檢測與分析更是蛋白研究的核心環節。近年來，基于納米孔技術的多肽與蛋白質表征被視為最具潛力的下一代蛋白解析方案之一。然而，樣品制備難、分子操控復雜、信號解析不易等難題，一直制約著納米孔技術在多肽檢測領域的落地應用。
針對上述技術瓶頸，華大生命科學研究院牽頭建設的基因組多維解析技術全國重點實驗室提出了一種新的解決方案，成功讓現有成熟的納米孔測序設備直接具備高通量多肽檢測的能力。
文章截圖
具體來說，華大團隊從技術底層創新突破，設計出了一套適配現有納米孔測序芯片的全新解決方案。團隊以DNA作為牽引分子，借助解旋酶帶動多肽穩定通過納米孔。同時，為實現多肽與DNA的快速高效偶聯，團隊采用修飾試劑對天然多肽末端進行疊氮化修飾，構建出“核酸-多肽-核酸”的“三明治”文庫結構（OPO 文庫）。這一文庫制備技術從天然多肽或蛋白質起始，操作簡便高效，完美銜接現有納米孔測序設備，打破了樣品制備的瓶頸。
（左）OPO文庫制備流程示意圖：天然多肽經疊氮化修飾后，與具有點擊化學修飾基團的DNA模板進行快速偶聯并純化獲得OPO文庫。（右）與現有納米孔設備適配的高通量多肽傳感體系示意圖。
本工作所使用的納米孔陣列芯片本身具備高通量數據產出能力，每小時可產出超10萬條有效檢測數據，為復雜的多肽傳感信號解析奠定了基礎。研究發現，源自同一種多肽的電流信號在呈現多樣性的同時，亦展現出高度一致的電流趨勢，這些信號的疊加圖構成了一幅類似“密度矩陣”的指紋圖譜，揭示了多肽通過納米孔時的主要信號特征。
實驗表明，這一圖譜對多肽中氨基酸的電性、體積、極性等變化高度敏感，能夠檢測單氨基酸位點突變、位置異構以及磷酸化等翻譯后修飾引起的細微改變。結合神經網絡分類和密度矩陣過濾技術，研究團隊成功實現了對多種天然多肽的準確區分，解決了納米孔信號解析的關鍵難題。
（左上）以多肽Pep1為例，將2萬張多肽傳感信號疊加后，形成獨特的信號趨勢分布。（左下）通過算法模擬，將疊加信號的密度分布轉化為可量化的密度矩陣。（右）自動化算法處理流程。
基于該技術對相似多肽的高區分度，研究團隊進一步探索了其實際應用潛力。在抗體研究領域，團隊發現OPO文庫的檢測數據產出比例與抗體親和力呈正相關。利用這一量化關系，研究團隊首次在納米孔測序設備上實現了抗原線性表位的鑒定及抗體親和力的半定量比較。
此外，在蛋白質鑒定領域，針對三種人源蛋白開展的單盲實驗中，團隊通過蛋白質酶切、文庫制備及肽段識別，實現了蛋白質種類的準確判定，驗證了這一端到端方案的可靠性，為拓展納米孔測序儀的應用領域奠定了實驗基礎。
（上）將覆蓋C肽全長的六條短肽制備成等比例混合OPO文庫，并用不同的抗體進行富集，通過富集比例差異，驗證了商業化抗體對應的真實表位信息。（下）利用Anti-FLAG抗體對不同的FLAG突變體進行富集并構建OPO文庫，通過富集比例評估了不同突變體的親和力強弱。
文章共同第一作者、華大生命科學研究院陳俊毅博士指出：“我們通過整合溫和高效的OPO文庫制備策略與自動化的數據分析流程，依托納米孔高通量傳感平臺，攻克了納米孔蛋白質分析中通量低、天然樣品文庫制備難、信號解析復雜等行業難題。該技術不僅實現了對肽段的高精度區分，還可拓展應用于抗體表位確定、親和力半定量評估、天然蛋白質鑒定等場景，為蛋白質組學研究提供了可靠的技術路徑。”
談及技術的未來發展，本文通訊作者、華大集團首席研究員、基因組多維解析技術全國重點實驗室主任徐訊表示：“未來，我們將繼續聚焦多肽直接檢測，從蛋白指紋圖譜分析起步，逐步搭建高通量親和力篩選平臺，并將其推進至活性多肽發現領域；同時借助靶向富集策略，實現間接靶標檢測，借助納米孔設備的高靈敏度，將難以直接檢測的生物分子轉化為可讀信號，從而將納米孔檢測平臺打造成一個覆蓋更廣、靈敏度更高的多組學分析平臺，為生命科學研究、生物醫藥研發等領域提供更強大的技術支撐。”
基因組多維解析技術全國重點實驗室徐訊研究員、董宇亮研究員和華大集團劉斯奇研究員為本文共同通訊作者，王冀博士、陳俊毅博士、潘海林研究員、羅鳳琴和秦文兵博士為該論文共同第一作者。該工作獲得了科技部國家重點研發計劃、深圳市科創委和浙江省科技廳省重點研發計劃的資助，以及基因組多維解析技術全國重點實驗室和武漢華大生命科學研究院的大力支持。
讓我知道你“在看”
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
