如何利用AI與機器學習提升無標記蛋白質(zhì)組

如何利用AI與機器學習提升無標記蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)分析效率？檢測技術(shù)服務詳情介紹

近年來，dànbáizhì組學已成為理解生命過程與疾病機制的重要技術(shù)手段。其中，無biāojìdìng量dànbáizhì組學（Label-Free Quantitative Proteomics, LFQ）以其實驗設計靈活、樣本需求量低等優(yōu)勢，在基礎(chǔ)研究與臨床應用中被廣泛采用。然而，LFQ的一個突出問題是數(shù)據(jù)分析流程復雜、計算量龐大、結(jié)果易受多因素干擾。隨著人工智能（AI）和機器學習技術(shù)的迅猛發(fā)展，這一問題正在迎來新的解決思路。AI不僅在圖像識別、自然語言處理等領(lǐng)域表現(xiàn)出強大的能力，在組學大數(shù)據(jù)處理、信號模式識別、異常檢測等方向也展現(xiàn)出廣闊的應用前景。

一、無標記dànbáizhì組學工作流程

無biāojìdìng量dànbáizhì組學通常包括以下四個主要步驟：

• 特征檢測與峰提?。禾崛∶總€肽段的離子峰信息，作為定量基礎(chǔ)；

• 保留時間對齊與肽段配對：校正批次間的色譜漂移，實現(xiàn)不同樣本間肽段的準確匹配；

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

• 定量統(tǒng)計與差異分析：評估蛋白表達變化，識別關(guān)鍵生物標志物。

二、AI與機器學習介入的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1、特征提取

質(zhì)譜信號的特征提取是數(shù)據(jù)分析的起點。AI模型，尤其是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN）等深度學習架構(gòu)，可自動學習質(zhì)譜圖譜中的模式，實現(xiàn)對峰形的jīngzhǔn識別和噪聲過濾。這不僅提升了峰識別的靈敏度，也減少了人工干預，提高處理效率。

2、保留時間對齊

不同批次、不同平臺的樣本在液相色譜保留時間（RT）上常存在系統(tǒng)性偏移。AI模型通過學習大量歷史RT數(shù)據(jù)，可進行非線性預測與校正，顯著提升多批次樣本的一致性，為后續(xù)定量分析打下堅實基礎(chǔ)。

3、缺失值*

LFQ數(shù)據(jù)中不可避免地存在大量缺失值，可能由信號強度低、樣本間變化大或技術(shù)噪聲造成。簡單的插值方法如Kzuì近鄰（KNN）或均值*存在失真風險。機器學習模型如隨機森林、jíduān梯度提升（XGBoost）或自編碼器等能通過多特征信息建模，對缺失值進行更為合理的估計，從而降低偏差、提高統(tǒng)計功效。

4、差異蛋白篩選與特征識別

差異表達分析通常采用t檢驗、ANOVA等統(tǒng)計方法，適用于滿足正態(tài)分布假設的小樣本分析。在實際研究中，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，通過分類器（如支持向量機、邏輯回歸、集成學習等）提高差異蛋白識別的準確性，同時挖掘潛在的生物標志物組合，有助于構(gòu)建更具預測力的模型。

三、AI提升LFQ分析效率的優(yōu)勢

AI與機器學習技術(shù)可在無標記dànbáizhì組學中帶來以下幾方面的顯著優(yōu)勢：

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

• 分析結(jié)果更穩(wěn)定：AI模型對多源噪聲的適應性強，分析重復性更高；

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

• 個性化分析策略實現(xiàn)：根據(jù)不同實驗設計與樣本類型靈活調(diào)整模型，提高方案定制化能力。

無標記dànbáizhì組學正在逐步走出數(shù)據(jù)處理瓶頸，而AI與機器學習正是推動這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵技術(shù)力量?？茖W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，解碼復雜生命體系中的dànbáizhì表達圖譜。百泰派克生物科技將持續(xù)關(guān)注AI與組學的交叉前沿，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。

百泰派克生物科技特色項目

一、蛋白測序

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序系統(tǒng)對dànbáizhì序列進行分析，提供基于質(zhì)譜的蛋白測序分析服務，包括對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。對于未知理論序列的dànbáizhì，提供基于從頭測序法的dànbáizhì從頭測序服務，對蛋白序列進行分析。

※服務優(yōu)勢：

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

2.可實現(xiàn)對所測定靶蛋白序列 100% 的覆蓋;

3.可測定蛋白N端多達 70個氨基酸序列;

4.可測定多種形式的樣品: 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;

6.測序不受N端封閉，PEC和和糖基化等N端修飾的影響。

二、dànbáizhì組學

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

※服務優(yōu)勢：

1 .高通量定量蛋白分析:多對照組大規(guī)模實驗分析，發(fā)現(xiàn)新的生物標記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標記方法，適用于分析組織、細胞、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實驗結(jié)果重復度高;

4.可檢測較低豐度蛋白，線性范圍廣;

5.zhuānyè生物信息學分析，分析更系統(tǒng)準確。

三、單細胞質(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)進行單細胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析，采用金屬元素標記物（通常是金屬元素標記的特異抗體）標記細胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細胞原理分離單個細胞，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個細胞的原子質(zhì)量譜，zuì后將原子質(zhì)量譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為細胞表面和內(nèi)部的信號分子表達量。

※服務優(yōu)勢：

1.技術(shù)優(yōu)良，*技術(shù)空白

采用金屬標記抗體技術(shù)，避免了傳統(tǒng)流式熒光通道少且易相互影響的問題。可在單細胞層面上對多種指標同時進行表征，百泰派克生物科技可做到同時檢測51個目標蛋白。

2.分析數(shù)量大，成本較低

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

3.應用前景大

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

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

③可檢測細胞存活率、細胞大小、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達量、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。我們能夠幫助您實現(xiàn)10,000個以上I型多肽和10,000個以上II型多肽的鑒定和識別。通過我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學分析平臺進行免疫肽組學分析，可從zuì小的樣品材料中進行可重復的識別和定量。該服務可以應用于大規(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。

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，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平臺

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物質(zhì)譜多組學優(yōu)質(zhì)服務商

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)量控制檢測和項目驗證等zhuānyè服務。公司實驗室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法規(guī)和指導原則，通過CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認證，建立了完備的質(zhì)量體系，數(shù)據(jù)冷熱/異地備份，設備定期計量/期間核查，軟件審計追蹤，為客戶提供一體化解決方案和技術(shù)服務，支持新藥研發(fā)、藥物申報注冊和生產(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檢測分析服務；

2.獲國家CNAS實驗室認可，為客戶提供符合全球藥政法規(guī)的藥物質(zhì)量研究服務；

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

4.七大質(zhì)量控制檢測平臺，滿足您一站式服務需求；

5.服務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!

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