如何利用AI與機(jī)器學(xué)習(xí)提升無(wú)標(biāo)記蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析效率？檢測(cè)技術(shù)服務(wù)詳情介紹

近年來(lái)，dànbáizhì組學(xué)已成為理解生命過(guò)程與疾病機(jī)制的重要技術(shù)手段。其中，無(wú)biāojìdìng量dànbáizhì組學(xué)（Label-Free Quantitative Proteomics, LFQ）以其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活、樣本需求量低等優(yōu)勢(shì)，在基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用中被廣泛采用。然而，LFQ的一個(gè)突出問(wèn)題是數(shù)據(jù)分析流程復(fù)雜、計(jì)算量龐大、結(jié)果易受多因素干擾。隨著人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，這一問(wèn)題正在迎來(lái)新的解決思路。AI不僅在圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等領(lǐng)域表現(xiàn)出強(qiáng)大的能力，在組學(xué)大數(shù)據(jù)處理、信號(hào)模式識(shí)別、異常檢測(cè)等方向也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

一、無(wú)標(biāo)記dànbáizhì組學(xué)工作流程

無(wú)biāojìdìng量dànbáizhì組學(xué)通常包括以下四個(gè)主要步驟：

• 特征檢測(cè)與峰提取：提取每個(gè)肽段的離子峰信息，作為定量基礎(chǔ)；

• 保留時(shí)間對(duì)齊與肽段配對(duì)：校正批次間的色譜漂移，實(shí)現(xiàn)不同樣本間肽段的準(zhǔn)確匹配；

• 缺失值處理與歸一化：補(bǔ)全檢測(cè)不到的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并校正樣本間系統(tǒng)誤差；

• 定量統(tǒng)計(jì)與差異分析：評(píng)估蛋白表達(dá)變化，識(shí)別關(guān)鍵生物標(biāo)志物。

二、AI與機(jī)器學(xué)習(xí)介入的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1、特征提取

質(zhì)譜信號(hào)的特征提取是數(shù)據(jù)分析的起點(diǎn)。AI模型，尤其是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）等深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，可自動(dòng)學(xué)習(xí)質(zhì)譜圖譜中的模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)峰形的jīngzhǔn識(shí)別和噪聲過(guò)濾。這不僅提升了峰識(shí)別的靈敏度，也減少了人工干預(yù)，提高處理效率。

2、保留時(shí)間對(duì)齊

不同批次、不同平臺(tái)的樣本在液相色譜保留時(shí)間（RT）上常存在系統(tǒng)性偏移。AI模型通過(guò)學(xué)習(xí)大量歷史RT數(shù)據(jù)，可進(jìn)行非線性預(yù)測(cè)與校正，顯著提升多批次樣本的一致性，為后續(xù)定量分析打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3、缺失值*

LFQ數(shù)據(jù)中不可避免地存在大量缺失值，可能由信號(hào)強(qiáng)度低、樣本間變化大或技術(shù)噪聲造成。簡(jiǎn)單的插值方法如Kzuì近鄰（KNN）或均值*存在失真風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器學(xué)習(xí)模型如隨機(jī)森林、jíduān梯度提升（XGBoost）或自編碼器等能通過(guò)多特征信息建模，對(duì)缺失值進(jìn)行更為合理的估計(jì)，從而降低偏差、提高統(tǒng)計(jì)功效。

4、差異蛋白篩選與特征識(shí)別

差異表達(dá)分析通常采用t檢驗(yàn)、ANOVA等統(tǒng)計(jì)方法，適用于滿足正態(tài)分布假設(shè)的小樣本分析。在實(shí)際研究中，數(shù)據(jù)常不符合這些前提。AI方法能夠引入多維度變量信息，通過(guò)分類器（如支持向量機(jī)、邏輯回歸、集成學(xué)習(xí)等）提高差異蛋白識(shí)別的準(zhǔn)確性，同時(shí)挖掘潛在的生物標(biāo)志物組合，有助于構(gòu)建更具預(yù)測(cè)力的模型。

三、AI提升LFQ分析效率的優(yōu)勢(shì)

AI與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可在無(wú)標(biāo)記dànbáizhì組學(xué)中帶來(lái)以下幾方面的顯著優(yōu)勢(shì)：

• 計(jì)算效率大幅提升：自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理流程顯著減少人工操作時(shí)間，適合大規(guī)模樣本處理；

• 分析結(jié)果更穩(wěn)定：AI模型對(duì)多源噪聲的適應(yīng)性強(qiáng)，分析重復(fù)性更高；

• 數(shù)據(jù)挖掘深度加深：非線性模型可識(shí)別復(fù)雜變量間關(guān)系，揭示難以捕捉的生物學(xué)規(guī)律；

• 個(gè)性化分析策略實(shí)現(xiàn)：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣本類型靈活調(diào)整模型，提高方案定制化能力。

無(wú)標(biāo)記dànbáizhì組學(xué)正在逐步走出數(shù)據(jù)處理瓶頸，而AI與機(jī)器學(xué)習(xí)正是推動(dòng)這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵技術(shù)力量?？茖W(xué)家正借助這些工具，以更高的效率、更低的誤差率、更豐富的生物信息，解碼復(fù)雜生命體系中的dànbáizhì表達(dá)圖譜。百泰派克生物科技將持續(xù)關(guān)注AI與組學(xué)的交叉前沿，致力于為科研人員提供優(yōu)良、zhuānyè的基于Label Free的定量蛋白組分析服務(wù)。

百泰派克生物科技特色項(xiàng)目

一、蛋白測(cè)序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos質(zhì)譜儀及島津公司埃德曼降解測(cè)序系統(tǒng)對(duì)dànbáizhì序列進(jìn)行分析，提供基于質(zhì)譜的蛋白測(cè)序分析服務(wù)，包括對(duì)dànbáizhì的氨基酸組成分析，Nduāncèxù，Cduāncèxù和全序列分析，以及基于埃德曼降解的dànbáizhìN端序列分析服務(wù)。對(duì)于未知理論序列的dànbáizhì，提供基于從頭測(cè)序法的dànbáizhì從頭測(cè)序服務(wù)，對(duì)蛋白序列進(jìn)行分析。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1.采用目前世界上優(yōu)良的質(zhì)譜儀器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)定靶蛋白序列 100% 的覆蓋;

3.可測(cè)定蛋白N端多達(dá) 70個(gè)氨基酸序列;

4.可測(cè)定多種形式的樣品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白條帶;

5.樣品用量低: 蛋白樣品僅需 5-10ug，即可完成檢測(cè);

6.測(cè)序不受N端封閉，PEC和和糖基化等N端修飾的影響。

二、dànbáizhì組學(xué)

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos質(zhì)譜平臺(tái)結(jié)合Nano-LC，提供定量dànbáizhì組學(xué)、靶向dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、翻譯后修飾蛋白組學(xué)等多種dànbáizhì組學(xué)分析服務(wù)。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4Ddànbáizhì組學(xué)服務(wù)，助力微量樣本蛋白組學(xué)、大樣本群醫(yī)學(xué)及高通量修飾組學(xué)等研究工作。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1 .高通量定量蛋白分析:多對(duì)照組大規(guī)模實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標(biāo)記方法，適用于分析組織、細(xì)胞、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)度高;

4.可檢測(cè)較低豐度蛋白，線性范圍廣;

5.zhuānyè生物信息學(xué)分析，分析更系統(tǒng)準(zhǔn)確。

三、單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm質(zhì)譜流式系統(tǒng)進(jìn)行單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析，采用金屬元素標(biāo)記物（通常是金屬元素標(biāo)記的特異抗體）標(biāo)記細(xì)胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細(xì)胞原理分離單個(gè)細(xì)胞，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個(gè)細(xì)胞的原子質(zhì)量譜，zuì后將原子質(zhì)量譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞表面和內(nèi)部的信號(hào)分子表達(dá)量。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1.技術(shù)優(yōu)良，*技術(shù)空白

采用金屬標(biāo)記抗體技術(shù)，避免了傳統(tǒng)流式熒光通道少且易相互影響的問(wèn)題。可在單細(xì)胞層面上對(duì)多種指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行表征，百泰派克生物科技可做到同時(shí)檢測(cè)51個(gè)目標(biāo)蛋白。

2.分析數(shù)量大，成本較低

單細(xì)胞RNAseq受成本等因素限制，所有樣本細(xì)胞匯總的分析數(shù)目一般在2x10^4個(gè)左右，而流式質(zhì)譜技術(shù)一次（單樣本）就可分析至少10^5的細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級(jí)的提高，且成本不高于單細(xì)胞RNAseq。

3.應(yīng)用前景大

①流式質(zhì)譜結(jié)果可以給出細(xì)胞亞群的變化，在臨床診斷、疾病機(jī)制研究等方面具有極大的研究前景；

②將金屬標(biāo)簽技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合會(huì)有新應(yīng)用方向。除常規(guī)蛋白外，質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)還可用于蛋白翻譯后修飾；

③可檢測(cè)細(xì)胞存活率、細(xì)胞大小、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達(dá)量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)

百泰派克生物科技的基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)一站式解決方案包括我們專有的、高度敏感的免疫肽富集和鑒定方案。我們能夠幫助您實(shí)現(xiàn)10,000個(gè)以上I型多肽和10,000個(gè)以上II型多肽的鑒定和識(shí)別。通過(guò)我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學(xué)分析平臺(tái)進(jìn)行免疫肽組學(xué)分析，可從zuì小的樣品材料中進(jìn)行可重復(fù)的識(shí)別和定量。該服務(wù)可以應(yīng)用于大規(guī)模的研究，旨在助力科研工作者尋找癌癥、免疫疾病及傳染病的解決方案，深入挖掘未知的靶標(biāo)。

五、生物藥物表征

百泰派克基于高分辨率質(zhì)譜技術(shù)，MALDI TOF，高效色譜分離技術(shù)，提供一系列完善的生物藥物分析方案，從dànbáizhì、多肽、抗體、疫苗等生物制品的氨基酸組成和一級(jí)結(jié)構(gòu)分析，到產(chǎn)品變異性和純度分析。旨在提供優(yōu)質(zhì)生物藥物分析服務(wù)，幫助生物醫(yī)藥生產(chǎn)商提高生物藥物品質(zhì)。

百泰派克生物科技七大檢測(cè)平臺(tái)

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物質(zhì)譜多組學(xué)優(yōu)質(zhì)服務(wù)商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于為生物/制藥和醫(yī)療器械行業(yè)提供質(zhì)量控制檢測(cè)和項(xiàng)目驗(yàn)證等zhuānyè服務(wù)。公司實(shí)驗(yàn)室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法規(guī)和指導(dǎo)原則，通過(guò)CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認(rèn)證，建立了完備的質(zhì)量體系，數(shù)據(jù)冷熱/異地備份，設(shè)備定期計(jì)量/期間核查，軟件審計(jì)追蹤，為客戶提供一體化解決方案和技術(shù)服務(wù)，支持新藥研發(fā)、藥物申報(bào)注冊(cè)和生產(chǎn)放行。

1.公司采用ISO9001質(zhì)量控制體系，zhuānyè提供以質(zhì)譜為基礎(chǔ)的CRO檢測(cè)分析服務(wù)；

2.獲國(guó)家CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可，為客戶提供符合全球藥政法規(guī)的藥物質(zhì)量研究服務(wù)；

3.業(yè)務(wù)范圍覆蓋dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、代謝組學(xué)、生物藥物表征、單細(xì)胞分析、單細(xì)胞質(zhì)譜流式、生信云分析以及多組學(xué)生物質(zhì)譜整合分析等；

4.七大質(zhì)量控制檢測(cè)平臺(tái)，滿足您一站式服務(wù)需求；

5.服務(wù)3000+企業(yè)，10000+客戶的選擇；

6.致力于為您提供優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)譜分析服務(wù)!

如何利用AI與機(jī)器學(xué)習(xí)提升無(wú)標(biāo)記蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析效率？檢測(cè)技術(shù)服務(wù)詳情介紹