在蛋白质组学研究中，数据依赖于已有的蛋白质数据库进行谱图匹配。然而，在非模式物种研究、新蛋白修饰探索、单细胞蛋白组学以及抗体表征等前沿应用中，数据库往往无法提供足够支持。从头测序（de novo peptide sequencing）技术应运而生，成为解析未知蛋白序列的关键工具。

从头测序是一项高度依赖质谱精度、算法能力与样品制备策略的技术，对设备、流程以及数据分析提出了极高要求。本文将系统梳理从头测序的核心技术、常见挑战，并探讨其在实际科研与产业中的应用价值。

一、从头测序的基本原理

从头测序指的是不依赖蛋白质数据库，通过质谱数据直接推断肽段或蛋白质的氨基酸序列。核心流程包括：

1、样品酶切与质谱分析：使用胰蛋白酶等酶将蛋白质裂解为肽段；

2、MS/MS谱图采集：利用高分辨率质谱（如Orbitrap或TOF）获取二级碎裂谱图；

3、谱图解释：通过算法识别b离子与y离子系列，推断氨基酸顺序；

4、序列组装与验证：将多个肽段拼接，还原出完整蛋白或候选序列。

二、从头测序关键技术进展

1、高分辨率质谱平台

从头测序的准确性极度依赖谱图质量。现代主流仪器如Orbitrap Eclipse、Q Exactive HF-X和timsTOF Pro 2具备优异的质量精度和扫描速度，可生成清晰且信息丰富的MS/MS图谱。在百泰派克生物科技，我们结合Orbitrap与TIMS-PASEF平台，优化肽段碎裂效率与数据覆盖率，为从头测序提供坚实数据基础。

2、智能化算法支持

从头测序核心依赖谱图解释算法。目前主流算法包括PEAKS、Novor、pNovo和DeepNovo等，它们基于图论、打分策略或深度学习框架对碎裂离子进行自动识别与序列预测。近年来，人工智能模型尤其是Transformer结构在序列预测中展现强劲能力，使得从头测序的正确率和覆盖率显著提升。

3、多酶酶切与标签策略

使用多种酶（如GluC、Chymotrypsin）并行酶切可提高肽段覆盖率，帮助弥补单酶切割位点限制。同时，引入异位标记（如TMT、iTRAQ）可在一定程度上提升谱图解释准确性，尤其在复杂样本中尤为重要。

三、应用场景

1、抗体序列测定

在单克隆抗体开发中，从头测序能用于解析杂交瘤细胞产生的抗体轻链和重链序列，是抗体还原工程和人源化设计的前提。

2、非模式物种研究

在没有参考蛋白数据库的动植物样本中，从头测序是唯一可靠的蛋白序列获取方式，常用于进化生物学与生态组学研究。

3、PTM修饰识别与新肽段发现

从头测序可发现数据库中未收录的新翻译起始位点、替代剪接产物或罕见修饰肽段，有助于识别新型生物标志物。

四、技术挑战与解决策略

1、谱图质量复杂、噪音高

低丰度肽段或共碎裂背景会导致谱图复杂，从而影响谱图解释准确率。解决方案：优化前处理流程（如高pH反相分离、去盐）、提高LC-MS灵敏度；使用FAIMS、PASEF等增强信号分辨率。

2、算法误报率高

现有从头测序算法可能存在序列预测错误或拼接顺序不准的问题，尤其在长肽段中较为常见。解决方案：引入多算法交叉验证机制；结合同位素标记和串联质谱串接策略提升置信度。

3、缺乏标准化验证体系

从头测序结果的可靠性验证仍缺乏统一标准，不利于大规模应用。解决方案：结合质谱验证、抗体亲和验证、功能验证等多维度实验交叉验证序列结果。

百泰派克生物科技解决方案

百泰派克生物科技构建了一套整合多酶策略、高分辨率质谱平台与AI算法分析的从头测序工作流程，适用于以下研究类型：

* 单克隆抗体序列测定

• 外泌体/脑脊液/微量样本蛋白组研究
• 非模式物种蛋白表达谱解析
• 新型修饰肽段挖掘与验证

我们的团队可根据项目需求定制分析方案，确保从数据采集到序列还原的每一步都有质控与验证支持。在百泰派克生物科技，我们致力于推动蛋白质组学技术边界，帮助科研与产业客户应对未知、探索可能。如您有从头测序需求或技术合作意向，欢迎联系我们获取个性化技术咨询。

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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