高通量多肽裂解系统

大家好，本周为大家分享一篇最近发表在Analytical Chemistry上文章，High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry1。该文章的通讯作者是美国基因泰克公司的Wendy Sandoval研究员。　　癌症疫苗是通过利用肿瘤细胞相关抗原，来唤醒人体针对癌症的免疫系统。常见的策略是通过对病人的肿瘤细胞样本进行基因测序来寻找特征性抗原肽，该抗原肽会与I类主要组织相容复合体(MHCI)相结合并呈递至CD8+细胞表面，通过与CD8+细胞表面受体相结合从而诱导免疫反应。为了实现整个过程，研究人员通常会结合基因测序和计算机预测结果设计多个候选抗原肽，每个候选肽都需要通过实验测试来确认它与MHCI分子的结合能力以及相关免疫原性。此外，考虑到编码MHCI的基因具有多态性，候选抗原肽还需要与不同等位基因编码的MHCI分子进行测试。因此，本文开发了一种高通量方法，利用非变形质谱快速筛选候选抗原肽并表征形成的肽-MHCI复合物(pMHCI)。　　pMHCI复合物中抗原肽的体外载入一直以来都是难点，因为MHCI复合物(包括HLA和β2M亚基)本身并不稳定，需要长度为8~10的多肽链载入到MHCI的凹槽以保持完整。本文则通过利用紫外光裂解肽-MHCI复合物(UV-MHCI)的肽交换实现抗原肽的载入，具体步骤如图1A所示，通过紫外光照，UV-MHCI中的高亲和肽被切割转为低亲和肽段，该低亲和力肽段极易发生肽交换，通过监测新的pMHCI复合物的形成实现对候选肽的评估。目前常用的检测pMHCI形成的工具包括ELISA、TR-FRET以及2D-LC-MS。然而这些方法仅能提供有限的信息关于肽交换、pMHCI分子质量，对形成的pMHCI复合物无法进一步的表征。事实上，pMHCI复合物对后续诱导免疫反应至关重要。　　图1. 癌症疫苗的免疫监测的示意图：A) 筛选流程，B检测方法。　　为了确认非变性质谱(nMS)能否用于pMHCI复合物表征以及肽交换率的检测，作者对UV-MHCI以及6个标准肽段进行了考察(图2)。未经UV照射的UV-MHCI MS谱图(图2A)可以观察完整的UV-MHCI复合物以及丢掉紫外光裂解肽的MHCI。MHCI复合物被认为是气相解离产生的，因为没有活性肽的稳定作用，MHCI很难存在于溶液相中，溶液中没有MHCI，“空壳”的MHCI只有可能是质谱中UV-MHCI的气相裂解产生的。图2B证实了这一观点，经紫外光照射后，紫外光裂解肽由高亲和力转为低亲和力，从MHCI上脱落，MHCI解离成HLA和β2M亚基，谱图中能观察到HLA和β2M亚基信号。确认了MHCI是由peptide-bound population产生的信号，作者开始用该方法去定量标准肽的肽交换率。如图2C为UV-MHCI与标准肽孵育并过夜UV照射得到的谱图，仅观察到完整的pMHCI以及“空壳”MHCI的信号，说明实现了100%的完全肽交换。如图2D，肽交换率随孵育时间改变，2小时孵育时间足以实现最大肽交换。　　图2. nMS表征UV光照A)前B)后的UV-MHCI复合物，C)nMS测定UV-MHCI与标准肽的肽交换率，D)标准肽肽交换率随时间的变换情况。　　为了提高分析通量，减少样本消耗，作者在nMS基础上开发了SEC-nMS和CZE-nMS系统。作者用SEC-nMS系统测定了50个候选肽的交换率，说明该系统能够进行中或大规模的数据采集。相比较SEC-nMS而言，CZE-nMS系统具有更高的灵敏度和通量，样品体积消耗从微升减少至纳升，分析时间也缩短为2 min(图3A)。检测信号与进样量呈线性关系，注射体积为3 nL时，最低检测限为6 ng(图3BCD)。作者测定了67个候选肽跨越4种等位基因编码的MHCI分子的肽交换率(图3E)。此外，通过将UV-MHCI复合物同时与四种以上的候选肽进行孵育可在单个实验中同时检测它们的相对肽交换率以及与MHCI结合的亲和力(图3F)。作者还提出Vc50这个概念，即导致50%的pMHCI复合物发生解离的碰撞电压，可作为评估pMHCI复合物稳定性的重要参数。　　图3. 使用CZE-MS系统高通量分析pMHCI复合物　　除了检测pMHCI复合物的形成，测定肽交换率，nMS还可以对形成的复合物进行进一步的结构表征。如图4所示，native top-down的分析策略可获得多层次的结构信息。本文使用的Orbitrap Eclipse “Tribrid” 质谱，图4A为完整pMHCI的MS1谱图，图4B为施加源内电压(SID)促使蛋白解离为亚基，图4C是将14+ pMHC单独分离出，为后续HCD活化做准备。图4D为pMHCI复合物经HCD解离后的MS2谱图。图4E和图4F则分别为对肽段以及HLA亚基进行top-down测序的结果。这些多层次的结构信息能够帮助区分HLA亚型、阐明候选肽的序列，包括一些PTMs、二硫键信息。这些结构细节可能会影响候选肽与MHCI分子间的亲和力甚至是后续T细胞受体的识别。　　图4. Native top-down分析策略获得pMHCI复合物的多层结构信息　　总之，本文将非变性质谱(nMS)与分子排阻(SEC)或毛细管电泳(CZE)分离技术相结合用于高通量筛选pMHCI复合物中的候选肽。该方法能够直观确认pMHCI的完整性，Vc50可作为评估复合物气相稳定性的重要指标，通过native top-down分析策略可获得多层次的结构信息。以上所有确保了后续临床T-细胞实验的正常进行。　　撰稿：刘蕊洁　　编辑：李惠琳　　原文：High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry　　参考文献　　1. Schachner LF, Phung W, Han G, et al. High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry. Anal Chem. 2022 10.1021/acs.analchem.2c02423. doi:10.1021/acs.analchem.2c02423

减数分裂通过产生单倍体细胞和基于同源重组（HR）产生的遗传变异来支持有性生殖。HR通过重组交换(CO)、同源染色体之间的联会，交换等来确保减数分裂染色体分离，同时保证遗传变异在育种过程中发挥作用。在植物中，同源重组可以通过几种技术检测到，例如通过减数分裂染色体分析进行细胞学检测，通过测序进行基因分型和分离群体中的分子标记或荧光标记株系（FTLs）。FTLs在拟南芥中是测量花粉或种子中减数分裂重组事件的有力工具。但FTLs不适用于作物，因为在基因组特别大的作物中产生FTLs既费力又昂贵。此外，不同的作物或某些基因型不适合遗传转化。作为替代，使用小孢子(四分体或花粉核)基因分型或测序用于直接检测减数分裂产物中减数分裂重组的结果。然而，作物小孢子的测序/基因分型相当昂贵，因此可以进行检测的数量有限，特别是对于大基因组物种如谷物。在受精前测量雄配子的减数分裂重组率有样本量大，分子标记分析独立和即时重组交换分析的优势，但配子DNA含量有限，测序/基因分型方法通常依赖于全基因组扩增(WGA)。而直接通过PCR反应分析单个配子进行基因分型也由于单倍体配子的低DNA含量无法达成。在大麦中，单花粉核基因分型是通过荧光激活细胞分选从种内杂种中分离出单个单倍体花粉核，然后进行WGA和多位点KASP基因分型或单细胞基因组测序完成的。单个单倍体花粉核的DNA有限，且WGA价格较高，导致分析样品的数量有限，无法完成高通量的分析。德国莱布尼茨植物遗传和作物植物研究所的科学家近日在《The Plant Journal》上发表了一篇减数分裂重组率测量的相关文献，该文章采用naica微滴芯片数字PCR系统对配子中减数分裂重组率进行测量，实现高通量和低成本的基因分型。使用基于naica微滴芯片数字PCR系统的基因分型分析，无需大量预先进行的WGA就可完成对大麦花粉细胞核中减数分裂重组率的高通量测量。在取得花粉后，将花粉中的花粉核取出，并通过流式进行纯化，将得到的花粉核加入naica微滴芯片数字PCR系统的Mix中进行检测，从而得到减数分裂重组率，通过对总共42，000个单个花粉核进行基因分型(每株分析多达4900个核)，在杂交植物中测量了两个着丝粒和两个远染色体间隔内的减数分裂重组率。花粉核中确定的重组频率与分离群体中的检测到的频率接近。▲ 图1：用naica微滴芯片数字PCR系统进行大麦单花粉核基因分型的工作流程。（a）杂交植物的花药；(b)通过使用不同筛孔大小的过滤器(100和20微米)在悬浮液中分离花粉和花粉核。(c)花粉核用碘化丙锭染色，并流式分选到数字PCR反应Mix中。(d)将25微升数字PCR反应Mix(包括分选的花粉核)装入sapphire芯片的四个腔室之一。(e)在Geode中进行液滴生成和热循环。(f)在热循环之后，在naica Prism 3中扫描sapphire芯片，然后在Crystal Miner软件中进行数据分析该文章在进行花粉核减数分裂重组率的检测时采用双探针法，如前期可行性验证时检测的InDel3118和InDel3135之间的区间Id 3-1，用HEX标记Barke (B)等位基因特异性探针(绿色)，用FAM标记Morex (M)等位基因特异性探针(蓝色)(图2b)，研究者将来自亲本基因型的花粉核以1∶1的比例混合，同时也检测了Id 3-1杂合的杂交植物的花粉核。在亲本混合样本检测中，两种亲本基因型的液滴相等，两种标记显示相同的荧光(B的HEX或M的FAM)(图2b)。在杂交材料样本检测中下，预计会出现代表重组事件的不同液滴群，即同时显示两种颜色的液滴(InDel3118为HEX，InDel3135为FAM，反之亦然)(图2b)。在实际检测中发现，亲代基因型得到了数量大致相等的液滴，它们对两种标记物显示出相同的荧光(图2d，e，绿色和蓝色矩形)。在对杂交植物的花粉核的检测中，检测到具有两种颜色(HEX和FAM)的液滴，表明重组事件(图2e，红色矩形)。此外，可以区分只有一个标记成功扩增的液滴(图2d，e，簇I和iii)以及没有任何扩增的液滴(图2d，e，簇ii)。表明使用naica微滴芯片数字PCR系统对单个花粉核进行包裹和基因分型是完全可行的。▲ 图2。用naica微滴芯片数字PCR系统进行大麦花粉单核基因分型。(a)在大麦染色体1和3上定义四个染色体间隔的的InDel或单核苷酸多态性(SNP)标记。(b)以Id 3-1为例的基于naica微滴芯片数字PCR系统的花粉核基因分型分析:两种荧光探针的可能组合能够区分重组和非重组花粉核。（c）有效微滴阵列原始视图。每个腔室通常包含大约25000个稳定的有效液滴。在任何通道(FAM或HEX)中成功扩增的液滴是浅灰色的，而暗灰色的液滴是阴性的。(d，e)来自芯片室的基于naica微滴芯片数字PCR系统的花粉核基因分型数据，在软件中显示为来自以1:1比例混合的亲本基因型的花粉核的点图(d)和来自与Id 3-1杂合的杂交植物的花粉核的点图。(e)通过两个HEX标记的(绿色方框)或FAM标记的等位基因探针(蓝色方框)将两个非重组亲代群体检测为具有成功基因分型的微滴。在亲代基因型混合物(d)的点状图中以灰色框表示HEX和FAM双阳性微滴为假阳性+噪声。杂交植物中HEX和FAM双阳性微滴为包括假阳性和噪音在内的重组群体，显示为红色方框(e)。簇(I)和(iii)代表仅成功扩增一种标记的微滴naica微滴芯片数字PCR系统具有极高的分辨率，因此在那些成功扩增标记物的微滴中，也可以观察到微滴内的细胞核(图2c)，研究者通过对微滴包裹核的数量分析进一步优化实验，通过用热稳定的限制性酶预处理花粉核来提高基因分型的效率，且因为细胞核数量与单个包裹细胞核的微滴数量呈正相关，提出上样细胞核的最佳区间（不同物种的不同大小细胞核有差异）。本文基于2色探针进行检测是非常成功的，而进一步通过6色平台可以同时进行更多组基因分型检测，将获得多重基因分型数据，也可以对相同或不同染色体上的一个以上染色体间隔的重组率进行平行测量，或者对CO干扰强度/存在的测量。总的来说，基于naica微滴芯片数字PCR系统的单个大麦花粉核基因分型在种内杂种植物的规定染色体间隔内提供了可靠、快速和高精度的减数分裂重组测量。来自一系列具有不同细胞核和基因组大小的物种的细胞核的成功包裹表明，所提出的方法广泛适用于单个细胞核的基因分型。德国莱布尼茨植物遗传与作物研究所(IPK)的Stefan Heckmann教授和Yun-Jae Ahn博士也给我们在线分享了他们的研究成果，想要直观的去了解这篇文章的详细内容，请点击https://mp.weixin.qq.com/s/KNXVs6rOt8MYpBjzuKZZ9A进行观看哦。本文链接：https://doi: 10.1111/tpj.15305naica六通道微滴芯片数字PCR系统法国Stilla Technologies公司naica六通道微滴芯片数字PCR系统，源于Crystal微滴芯片数字PCR技术，自动化微滴生成和扩增，每个样本孔可实现6荧光通道的检测，智能化识别微滴并进行质控，3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。

一、项目基本情况项目编号：STC22A126项目名称：高通量自动平行多肽合成仪预算金额：130.0000000 万元（人民币）采购需求：序号产品名称数量主要技术参数交货时间交货地点01高通量自动平行多肽合成仪1套加热模块：RT-55°C（详见招标文件第二部分“用户需求书”）收到免表60天内用户指定地点 合格的投标人应对所有采购货物和服务进行报价，不允许只对部分货物和服务投标报价；本项目预算金额：人民币130万元，报价超预算做废标处理。本项目不允许提交备选方案；合同履行期限：收到免表60天内本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：本次招标落实节约能源、保护环境、扶持不发达地区和少数民族地区、促进中小企业发展等政府采购政策。3.本项目的特定资格要求：1、符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条的相关规定；1）具有独立承担民事责任的能力； 2）具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度； 3）具有履行合同所必需的设备和专业技术能力； 4）有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录（境外供应商投标不适用）；5）参加政府采购活动前三年内，在经营活动中没有重大违法记录； 6）法律、行政法规规定的其他条件。2、投标人应在投标文件中提供无不良信用记录的相关证明（相应网页截图）。不良信用记录指：投标人在“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）被列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单或在中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）被列入政府采购严重违法失信行为记录名单。（境外供应商投标不适用）3、本项目不接受联合体投标；4、已购买招标文件。三、获取招标文件时间：2022年05月30日 至 2022年06月07日，每天上午9:30至11:00，下午13:30至16:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：上海市共和新路1301号C座110室，上海中招招标有限公司。方式：本项目采用邮件报名。投标人可在报名时间内，将营业执照的扫描件、加盖公章的经办人被授权相关证明原件扫描件、以及加盖公章的经办人身份证复印件扫描件，发送至ssy_111@126.com、crystal_wxjing@163.com、zhuchangliv@sina.cn 邮箱。将标书款汇至招标公司账上并提供汇款证明。本招标文件售价为人民币600元，售后不退。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2022年06月20日 15点00分（北京时间）开标时间：2022年06月20日 15点00分（北京时间）地点：上海市共和新路1301号C座111会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜本次招标的投标报名及购买招标文件时间：2022年5月30日至2022年6月7日（6月3日至6月5日除外）每天9:30～11:00，13:30～16:00。七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学院上海药物研究所     地址：上海市浦东张江祖冲之路555号        联系方式：崔老师 021-50806600-1106       2.采购代理机构信息名 称：上海中招招标有限公司            地 址：上海市共和新路1301号C座110室            联系方式：沈思远 吴小晶 朱昌丽 021-26065279、5294、5280 ssy_111@126.com crystal_wxjing@163.com zhuchangliv@sina.cn3.项目联系方式项目联系人：沈思远、吴小晶、朱昌丽电 话：  021-26065279、021-26065294、021-26065280