面向高通量筛查分析的微柱色谱新技术

Screening proteomics demands high throughput separation techniques for large-scale multiple sample comparison and discovery of differentially expressed protein panels. In this project, we will develop a high throughput, low cost and mass-production technology for preparation of high quality microcolumns for nanoflow liquid chromatography use. We will also develop multifunctional columns integrating high efficiency concentration and separation. Based on these developments, we will establish a multi-lane nanoLC platform for high throughput screening, in combination with a micropreparation and target sample isolation technology based on droplet microfluidics. Using real-world proteomic samples, e.g. human urine/serum, we will investigate the platform's effectiveness in high throughput screening and in-depth characterization of target proteins, in order to extract biologically significant information.

以发现差异表达蛋白群为目标的蛋白质组学筛查分析需要高通量的分离分析方法。本研究拟建立高质量纳流色谱微柱的大规模、高通量、低成本制备技术，发展集高效富集-分离为一体的多功能柱型。在此基础之上，构建基于并行多道纳流液相色谱的高通量筛查分析系统，并联合液滴微流控技术实现超微量组分的大规模制备和目标组分提取。以临床样本（人尿液/血液）为对象，考察高通量筛查-目标蛋白群深度解析这一分析策略的有效性，进而为临床蛋白质组学研究提供有用的生物学信息。

本研究建立了高质量纳流色谱微柱的大规模、高通量、低成本制备技术，发展了微尺度高效富集与分离方法。在此基础之上，构建基于并行多道纳流液相色谱的高通量筛查分析系统，并联合液滴微流控技术实现超微量组分的大规模制备和目标组分提取。以临床样本为对象，初步考察了高通量筛查-目标蛋白群深度解析这一分析策略的有效性。所取得重要研究进展如下：.1，基于单颗粒柱塞技术建立了高质量纳流液相色谱柱的制备技术。所获得微柱具有高柱效、高峰容量、适用多种固定相的优势。考察了反相、亲水以及壳-核固定相的纳流液相色谱行为，并制备了1米长柱，获得了常压条件下反相色谱（800）和亲水色谱（130）的极限峰容量。为微纳尺度蛋白质组学样品的高分辨分离分析给出了极限参考指标以及有效的分离工具。.2，建立了色谱微柱的大规模、高通量、低成本制备技术。基于离心力，实现50支色谱微柱的同步制备，达到500支/天的制备通量。所获得的柱子具有高柱效和高柱间重现性的优良属性，满足了同步多柱分离对微柱制备通量的需求。.3，构建了面向高通量筛查分析的并行多道分离系统，光学检测系统和点板系统，实现了高达96通道的纳流液相色谱分离。分别实现了8通道紫外和96通道激光诱导荧光检测，并对分离后的样品进行点板储存。.4，采用16份人尿蛋白样本进行了筛查分析，直观比对尿蛋白高分辨图谱。并对感兴趣的样品点分别进行了ESI-MS和MALDI-MS检测，充分证明了对目标样品点进行“精读”的优势及其对复杂蛋白分子解析的必要性。.经过四年的研究，已全部完成计划内容，且所建立的高通量微柱制备技术和阵列式并行多通道液相分离平台为今后研究进一步拓展和实际应用打下了良好的基础。该研究项目截至目前已发表论文9篇（原计划发表8篇文章），另有4篇在修稿中；申请发明专利7项（原计划申请2项专利），其中4项已获授权；国际/全国会议口头报告6个，海报39篇。已毕业博士1名、硕士4名；正在培养博士生3名，硕士生3名。