在定量蛋白质组学（Quantitative Proteomics）领域，准确、可重复地测量不同样本间蛋白质丰度变化，是揭示生物学机制的关键。稳定同位素标记氨基酸细胞培养（SILAC, Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture）作为一种经典的代谢标记技术，通过在细胞生长过程中引入重同位素标记氨基酸，实现高精度、系统性的蛋白质定量。本文聚焦SILAC在定量蛋白质组学中的应用价值与面临的挑战。

一、SILAC在定量蛋白质组学中的工作原理

SILAC基于在细胞培养体系中添加轻（"light"）或重（"heavy"）稳定同位素标记氨基酸（如^13C或^15N标记的赖氨酸和精氨酸）。细胞在代谢过程中自然整合这些标记氨基酸至新合成蛋白中。当不同条件下培养的细胞（例如处理组与对照组）合并并共同进行蛋白质提取、酶解和质谱分析时，通过检测肽段质量差异，即可实现精准的蛋白质丰度比较。这种标记方式直接发生在细胞水平，避免了后期样本处理引入的定量偏差，成为早期定量蛋白质组学中应用最广泛、最具代表性的策略之一。

二、SILAC在定量蛋白质组学中的应用价值

1、高精度的相对定量能力

由于标记发生在细胞内且天然存在于所有蛋白质分子中，SILAC极大降低了样本间处理差异带来的误差。其在大规模蛋白质丰度变化研究中表现出优异的定量准确性和重现性，特别适用于筛选差异表达蛋白（DEPs）及构建动态变化的蛋白质组图谱。

2、支持多重样本定量设计

标准的SILAC通常实现双重或三重标记（如"light"、"medium"、"heavy"），可以在一次质谱分析中比较多个处理条件下的蛋白质丰度，提升数据一致性，减少批次效应，有效应用于时间序列实验、剂量梯度实验等复杂设计。

3、与高分辨质谱技术的高度兼容性

SILAC标记产生的质量差异清晰、可预测，非常适合高分辨率质谱仪检测。与现代质谱技术结合，SILAC能够在极高的蛋白质覆盖率下，定量出低丰度甚至微小变化的蛋白，为深入理解细胞生物学过程提供强大数据支撑。

4、促进定量与功能蛋白质组学结合

通过与富集策略（如磷酸化、乙酰化等特定修饰的靶向捕获）联用，SILAC不仅可以定量总蛋白水平，还可以分析翻译后修饰的变化，使定量蛋白质组学研究从静态表达分析进一步拓展至动态功能研究。

三、SILAC在定量蛋白质组学中面临的挑战

1、样本类型限制

SILAC主要适用于可在体外长期培养并保持稳定生长状态的细胞系。对于原代细胞、组织样本及临床材料，由于标记效率不足或培养条件受限，SILAC应用受到了较大制约。这一问题限制了其在疾病机制研究、临床蛋白质组学等领域的推广。

2、标记效率与完整性要求高

为了保证定量的准确性，细胞需完成接近100%的重同位素氨基酸替代。部分细胞系对外源氨基酸摄取能力较弱，或在特定培养条件下存在内源性氨基酸合成，导致标记不完全，从而引发数据偏差。

3、成本与时间投入较大

稳定同位素氨基酸价格高昂，且细胞需经历多个世代的培养以实现完全标记，整体实验周期较长。这对于希望快速完成大规模定量蛋白质组学研究的项目来说，是一项重要考虑因素。

4、多重组别扩展的技术复杂性

虽然基本SILAC设计支持两到三组样本定量，但若需进一步扩展（如6组以上比较），则需采用串联定量策略或与其他标记方法（如TMT、iTRAQ）结合，显著增加了样本处理复杂度和数据分析难度。

四、技术优化与发展趋势

为了突破传统SILAC的局限性，目前出现了若干优化方向：

• 超SILAC（Super-SILAC）：通过构建多种重标记细胞混合物，作为标准品应用于难以直接标记的组织样本，提高复杂样本的定量可靠性。
• 脉冲SILAC（pSILAC）：应用于蛋白质合成速率研究，揭示细胞应激反应、药物作用机制等动态过程。
• 结合无标记定量（Label-free Quantitation）：对于部分难以标记的样本，可采用SILAC与无标记方法的互补策略，兼顾数据深度与定量范围。

同时，随着质谱平台灵敏度与分辨率的不断提高，SILAC数据处理软件也在不断演进，使得数据解析更加精准、流程更加自动化，极大地拓宽了SILAC在定量蛋白质组学中的应用场景。

SILAC标记法作为定量蛋白质组学领域的重要技术，凭借高精度、低偏差的定量特性，在揭示生物学过程、疾病机制及药物作用研究中展现出重要价值。尽管存在样本适用性、成本等挑战，但通过技术创新与多策略融合，SILAC在未来定量蛋白质组学的发展中仍将发挥不可替代的作用。面向日益复杂的生物学问题，结合专业的定量策略与平台支持，将成为推动蛋白质组学研究不断突破的关键动力。百泰派克生物科技基于SILAC、TMT等多种策略，灵活定制针对不同样本和研究目的的蛋白质定量解决方案。

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；

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