SWATH（Sequential Window Acquisition of all Theoretical fragment ions）是一项由ETH Zürich研究所的Dr. Ruedi Aebersold团队与AB SCIEX在2012年共同研发的一项全新的质谱采集模式技术。SWATH最大的特点在于这项技术可以像Label-free技术一样不用标记样品，但检测精度却又远高于Label-free等技术，能够达到和MRM技术同一级别。SWATH综合了shotgun proteomics高通量检测的特点与精准定量分析的优势，是真正意义上的全景质谱检测手段MS/MSALL。SWATH之所以能够综合如此多特点的原因就在于它创新的检测手段。SWATH将整个质谱扫描质量范围分为若干小窗口，依次对每个窗口的所有离子进行碎裂，使其能够对扫描区间内的所有肽段离子进行高速一级MS扫描再进行二级MS/MS分析。因此，SWATH能够对复杂样品中几乎所有可检测的分子进行定量测定。

SWATH技术平台

SWATH对仪器扫描速度和检测精度要求很高，通常用作SWATH分析的仪器平台为AB SCIEX Triple-TOF 5600-plus或同系列更高端版本的质谱仪。

SWATH分析流程

SWATH分析流程：首先对细胞或组织等样品进行蛋白提取和纯化；接着对纯化蛋白进行还原打开蛋白二硫键，并使用Trypsin等蛋白酶将蛋白酶切成多肽片段；多肽混合溶液经过LC-MS色谱质谱串联分析技术，对多肽片段进行分离和SWATH质谱分析；在获得所有肽段的全谱SWATH数据后，使用OpenMS/Skyline等软件对质谱数据进行分析；最终经过生物信息学分析鉴定差异性蛋白并阐述差异性蛋白的生物学功能。

SWATH技术特点

  • 定量鉴定复杂的样品中所有分子，包括低表达蛋白和低丰度的被修饰蛋白
  • 定量准确度高：定量准确度与MRM技术相当
  • 通量大：一次实验可定量检测到2000种以上蛋白
  • 完整全面信息存储，存储所有检测分子的MS，MS/MS每个峰值的数据，无需重复检测同一样品
  • 无需像MRM技术对样品测定方法进行调试

SWATH优势解析

对于复杂样品定量分析最主要的问题往往来自于样品本身高丰度蛋白的干扰，使得低丰度蛋白难以被鉴定到。SWATH是一种DIA（Data Independent Acquisition）分析方法，能够对样品中的所有分子无差别地进行分析，并一次性将所有肽段的MS，MS/MS数据进行储存，以保证不遗漏任何重要的数据，例如带有重要修饰的低丰度肽段（如下图所示）。相比之下，DDA(Data Dependent Acquisition)质谱鉴定方法，都是先获取肽段离子的MS信号，并优先筛选MS信号强的肽段进行二级碎裂，因此低丰度的肽段不易被选择进行二级分析。因此，SWATH相较DDA的最大的优势在于高效测定复杂样品中丰度极低的蛋白分子，极大地提高了定量分析的可信度。

另外，相比起MRM技术要求根据待检测的目标分子进行检测方法优化，SWATH采用的是无偏差方法分析所有分子，因此无需提前对检测方法进行优化，只需要在已获得检测数据的基础上对分析方法进行优化即可。因此，SWATH技术能够缩短检测分析所需周期。

生物信息学分析

  • SWATH谱图分析，蛋白质数据质量评估
  • 多组分样本PCA分析
  • 鉴定的蛋白功能注释：GO功能注释、 KEGG功能注释和COG功能注释
  • 差异表达蛋白统计分析：韦恩图、火山图（Volcano Plot）
  • 差异表达蛋白聚类分析：层次聚类、K-means聚类
  • 差异蛋白相互作用分析：基于STRING 数据库进行蛋白互作网络分析
  • SWATH蛋白组学定量分析详解

北京百泰派克生物科技有限公司（Beijing Bio-Tech Pack Technology Company Ltd. 简称BTP）是由一批资深留学归国科研人员创办的质谱服务技术公司，迄今已成立近10年。公司的核心技术为超高分辨率质谱仪分析技术。基于先进的质谱分析平台，百泰派克提供多种基于质谱技术的分析测定服务项目，包括蛋白质理化性质分析及结构解析、蛋白质测序服务，蛋白质组学，代谢组学分析技术服务等。