Nat?Commun丨熊云、Lin Tan等開發超高速多器官蛋白質組學方法，解析藥物療效與毒性

隨著基因組學和蛋白質組學技術的飛速發展，系統生物學研究迎來了新的突破。然而，對大量樣本進行快速而深入的蛋白質組學分析，一直受限于現有方法在分析深度與速度之間的矛盾。

為解決這一難題，MD安德森癌癥中心蛋白質組學與代謝組學平臺團隊近期在 Nature Communications 上發表研究，題為

High-throughput multi-organ proteomics workflow for drug efficacy and toxicity analysis

研究團隊首次將1 Th窄窗口數據非依賴采集（nDIA）與短梯度微流色譜結合,并對質譜采集參數進行系統優化，實現了在 1-2 分鐘液相色譜梯度下分別鑒定 6,201 和 7,466 種人類蛋白質，蛋白鑒定速率最高可達每分鐘 6,201 種蛋白，相較于以往最先進方法提升了兩倍以上，使快速且高深度的蛋白質組學分析在儀器端成為可能。

與此同時，研究人員設計了一套高效樣品制備流程，整合高通量組織勻漿、自動聚焦超聲（Adaptive Focused Acoustics）輔助蛋白酶切及 基于Evotip的高通量脫鹽，實現了 5 小時內處理 96 個組織樣本，有效緩解了樣品制備的速率瓶頸。

作為技術應用示例，團隊選擇了 L-天冬酰胺酶（ASNase） 的系統藥理學進行研究。ASNase 是兒童急性淋巴細胞白血病（ALL）標準治療藥物，但其在成人白血病及實體瘤中的應用受限于副作用和耐藥性。盡管 ASNase 已研究超過 50 年，其谷氨酰胺酶活性及影響敏感性和耐藥性的分子機制仍不清楚。

研究團隊對 NSG 小鼠接受 PBS、20,000 U/kg 野生型 ASNase（Spectrila?）或 20,000 U/kg ASNase Q59L 突變體（無谷氨酰胺酶活性）處理 0、1、3、5、8 天后的 13 種組織進行分析，包括脂肪組織、肺、脾、胃、腸、肝、腎、心臟、肌肉、腦和骨髓，共計 507 個樣本。研究鑒定并定量了 11,472 種蛋白質，構建了 ASNase 處理后多器官細胞通路失調的全景圖。分析結果顯示，ASNase 不僅影響實體組織的氨基酸代謝，還廣泛抑制抗凝物質和膽固醇代謝，并揭示了大量組織特異性的通路異常。

總體而言，該超高速定量蛋白質組學方法使科學家能夠在系統層面深入解析藥物的療效與毒性機制，為新型ASNase治療策略的開發提供了堅實基礎。研究同時表明基于 nDIA 的超高速蛋白質組學技術在生命科學研究中的廣泛應用潛力，包括膳食干預、運動干預、環境因素及遺傳因素等系統生物學研究。

本研究通訊作者為時任MD 安德森癌癥中心蛋白質組學與代謝組學平臺主任 Dr. Philip Lorenzi ；Yun Xiong（熊云）、Lin Tan和Wai-kin Chan為共同第一作者。熊云博士同時是蛋白質組學平臺負責人（MS proteomics platform leader），負責所有蛋白質組學客戶項目咨詢管理，儀器維護及技術開發。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-69471-4

制版人： 十一

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