用于蛋白质组学样品制备与分析的一体化数字微流控系统

基于质谱（MS）的蛋白质组学分析已经成为一种强大的技术，可用于识别和定量复杂生物样品中表达的蛋白质组。最常见的蛋白质组学分析方法是“自下而上”的分析方法，其中蛋白质被消化成组成性肽，然后通过HPLC-MS/MS和数据库搜索进行分析，以确定与组成性肽相关的蛋白质。

目前已经涌现出许多令人兴奋的自下而上的蛋白质组学分析方法在生物医学中的应用趋势。一个重要的趋势是突破可以从微小样本（例如从单个哺乳动物细胞产生的裂解物）中识别出的蛋白质数量的极限。就在几年前，这类研究的记录是在每个细胞中可以识别几百个蛋白质。最近，将离子迁移谱（IMS）与传统的质谱方法集成在一起的方法已经将这一记录推到了可以在每个细胞中识别出数千个蛋白质。

自下而上的蛋白质组学分析在生物医学中的应用的另一个趋势是开发用质量标签对样品进行差异标记的策略，以允许对样品进行半定量比较分析。然而，对于微量样品的高灵敏、可重复分析仍然存在样品易损失、反应易污染、结果难重复等问题。因此，开发一种快速、高效、自动化的全流程蛋白质组学样品制备和分析系统至关重要。

针对上述挑战，一种潜在解决方案是采用微型化的液体处理技术：数字微流控技术（DMF）进行微量样品的自动化处理。DMF技术是一种基于电场控制液滴在电极阵列上运动的技术，其微量化的处理体积为反应提供了快速传热和传质的优势，而该系统的半封闭和自动化控制模式可有效减少手动操作引入的污染和人为操作误差。

近日，多伦多大学Aaron Wheeler教授团队开发了可实现蛋白质组学样品还原、烷基化、酶切、同位素标记和液质联用分析的全流程自动化数字微流控系统。该系统集成了加热控制、液体操控、二甲基标记技术、HPLC-MS/MS液质联用自动化接口，实现了纳克级微量样品的精准相对定量。

用于蛋白质组学样品处理和分析的一体化数字微流控（DMF）系统

一体化数字微流控（DMF）系统，用于蛋白质组学分析流程

此外，该系统已成功应用于乳腺癌细胞和组织样品的研究，鉴定到多种已知蛋白质标志物和相关通路。该系统为基于蛋白质组学的癌症分型和疾病诊断等领域的高精准、全自动化研究提供了全新的思路和技术。

使用一体化数字微流控（DMF）系统对乳腺癌细胞裂解物进行二甲基标记  

使用一体化数字微流控（DMF）系统分析两种乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231之间最具差异性的蛋白质

审核编辑：刘清