新一代 4D-DIA 蛋白质组学技术将 4D 蛋白质组学与数据非依赖采集（DIA）策略相结合，在传统蛋白质组学质谱三个分离维度（色谱保留时间、质荷比和MS/MS指纹图谱）的基础之上，增加第四个分离维度——离子淌度，并实现数据的“无损采集”，从而避免随机性而导致的数据失衡。
什么是 4D 蛋白质组学？传统的基于 LC-MS/MS 的自下而上（Bottom-up）蛋白质组学基于三个维度分离肽段：色谱保留时间（RT）；质荷比（m/z）和离子强度。 离子淌度分析是一种根据离子的淌度，借助受电场影响的惰性气体（通常为氦气或氮气）分离离子的气相技术。于LC-MS/MS联用，增加离子淌度作为肽离子分离的另一个维度，这使得基于质谱的蛋白质组学进入了一个新时代。 4D 蛋白质组学大幅度地提高了扫描速度和检测灵敏度，实现蛋白质组学在鉴定深度、检测周期、定量准确性等性能上的全面提升。 |
 |
串联质谱（MS/MS）数据采集有两种数据采集策略：
DDA 模式：质谱仪选择固定数量的强度最高的前体离子。然后，在串联质谱法的第二阶段，对这些前体离子进行碎裂分析。
DIA 模式：质谱仪将质谱整个全扫描范围分为若干个窗口，并循环地对每个窗口中的所有离子进行选择、碎裂、检测。
DIA 策略通过“无损采集”所有可能的数据，避免随机性而导致的数据失衡。然而，“全采集”的数据采集策略会使得谱图高度复杂，所以后续的数据解析更为挑战。
对于没有结合离子淌度分离的传统 DIA，最大的挑战就在于其混合谱图难以可靠解析。在定量过程中，主要依据色谱洗脱时间（保留时间）来进行匹配。但是，由于共洗脱现象的普遍存在，仅仅依靠色谱洗脱时间是不够的，存在很多的干扰信号，而影响了检测结果的准确性。
4D 技术代表性的离子淌度分离，提供了额外维度的校准信息。能够更准确从 DIA 的混合谱图中鉴别出具体的肽段信号，有效降低了谱图的复杂性，全面提升了 DIA 检测的准确性和可靠性。
图、EVGSHFDDFVTNLIEK 肽段在传统 DIA（左）和 4D-DIA（右）中校正后的色谱图。可以看到上图的传统 DIA（左）方法中，存在较高的干扰信号；而在下图的 4D-DIA（右）中的信号背景很干净。
在 4D-diaPASEF 的扫描模式中，与离子淌度相关的 CCS 值和 m/z 之间有一定的相关性。因此四级杆可以利用这个特征逐步扫描来采集近乎 100% 的离子信号，从而极大提升检测的灵敏度和深度
而在没有离子淌度分离的传统质谱法蛋白质组学分析中，这些信号只有一小部分可以被采集。
图、基于 4D 平台的 4D-DIA 技术可实现近乎 100% 的离子利用率。左，4D-DIA 中的数据采集模式；右，4D-DIA 和 DDA 及传统 DIA 离子利用率的对比。（参考来源：Florian Meier, et al.Nature Methods.）
4D-DIA 相比于传统方法能够更加准确的识别和定量低丰度的蛋白，进而显著提升蛋白质组学检测深度。
图、在 200ng HeLa 裂解液的 120 分钟单针实验中，可鉴定超过 7,500 个蛋白，并且三次实验共同定量了 6,974 个蛋白，数据完整性高达 96%；而在常规蛋白质组学中，通常需要 µg 级的样品来检测约 5,000 个蛋白。
基于卓越的仪器性能和先进的数据采集方法，4D-DIA 技术可以进一步提高灵敏度的极限。而即便是在如此痕量的情况下，4D-DIA 在蛋白质定量上也能实现了 85% 的数据完整性。
图、在 10 ng HeLa 裂解液的 120 分钟单针实验中，可鉴定超过 3,000 个蛋白，并且三次实验共同定量了 3,323 个蛋白，而在相同的实验研究条件下，4D-DA 模式最多只能鉴定 2,723 个蛋白。
与我们分享更多与您项目相关的信息！