精密工程纳米电喷雾发射器提升离子化效率：基于捕获辅助直接灌注质谱的阿尔茨海默病血浆蛋白质组学研究

推荐：研究人员针对直接灌注质谱（DI-MS）中纳米喷雾发射器性能不足的问题，开发了尖端角度优化至4度的精密工程发射器，显著提升离子化效率和喷雾稳定性。在阿尔茨海默病（AD）血浆蛋白质组学中，该技术结合Orbitrap Astral质谱仪，5分钟内实现190种蛋白的稳定定量，发现C5、C4BPA等新型AD标志物组合，为临床高通量蛋白质组学提供标准化解决方案。

　　

在临床蛋白质组学领域，高通量、高灵敏度的检测技术是解析疾病分子机制的关键。然而，传统直接灌注质谱（Direct Infusion Mass Spectrometry, DI-MS）受限于纳米喷雾发射器的性能，存在离子化效率低、喷雾不稳定等问题，严重影响蛋白质鉴定率和数据重现性。阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）作为复杂的神经退行性疾病，其血浆蛋白质组图谱的精准解析亟需技术突破。

为解决这一挑战，研究人员开发了尖端角度精密优化至4度的纳米电喷雾发射器。通过几何参数工程化设计，该发射器在消化后的HeLa细胞蛋白提取物测试中，蛋白质鉴定率较商业产品提升2.1倍。研究进一步采用去除14种高丰度蛋白的AD患者与对照血浆样本，结合捕获辅助DI-MS技术，在Orbitrap Exploris 480（OE480）和Orbitrap Astral两台质谱平台上进行5分钟超快速检测。结果显示，Orbitrap Astral凭借更高灵敏度，稳定鉴定并定量190种血浆蛋白，且重现性优异。

关键方法

1. 精密发射器设计：通过计算流体动力学优化4°尖端角度；
2. 样本处理：AD/对照血浆经免疫亲和去除14种高丰度蛋白；
3. 质谱平台：捕获辅助DI-MS结合OE480和Orbitrap Astral；
4. 数据分析：MaxQuant软件进行蛋白鉴定与定量。

研究结果

1. 发射器性能验证：优化后的发射器喷雾稳定性提高37%，离子化效率提升2.1倍；
2. AD血浆蛋白质组：发现C5（补体成分5）、C4BPA（补体结合蛋白）与FAM135B（功能未知蛋白）的组合对AD判别效能最高（AUC>0.89）；
3. 技术平台比较：Orbitrap Astral的蛋白定量变异系数（CV）<15%，显著优于OE480。

结论与意义
该研究通过工程化纳米电喷雾发射器与捕获辅助DI-MS的协同创新，建立了5分钟内完成190种血浆蛋白定量的超高通量临床检测方案。首次报道的C5/C4BPA/FAM135B标志物组合为AD早期诊断提供新靶点，而标准化发射器设计为蛋白质组学技术的规模化应用奠定基础。相关成果发表于《Journal of Proteome Research》，标志着质谱技术向临床转化迈出关键一步。