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单细胞蛋白质组学（single-cell proteomics, SCP）能够在功能层面研究细胞异质性，但仍受限于蛋白质组覆盖不完整和数据高缺失率。在此，我们提出了一种增强型无标记SCP工作流程，该流程利用配备Athena离子处理器（Athena Ion Processor, AIP）的timsUltra AIP质谱平台。在人诱导多能干细胞来源心肌细胞（iPSC-CMs）的受控稀释系列实验中，AIP赋能的采集在所有输入水平下均持续提高了蛋白质组深度以及细胞间检测一致性。在单个iPSC-CMs中，timsUltra AIP最多可定量3,858个蛋白质组，平均每个细胞约检测到1,300种蛋白，从而能够在蛋白质组层面对心肌细胞亚型进行稳健分类。利用基于参考的蛋白分类器，我们将细胞分层为成熟心肌细胞和分化程度较低的细胞状态，揭示了显著的基线异质性。重要的是，单细胞灵敏度的提升直接转化为生物学洞见，因为与亚型特异性药物反应相关的差异表达蛋白中，约30%仅由timsUltra AIP检测到。将该工作流程应用于PR-364（一种增强线粒体自噬的药物）剂量反应实验后，揭示了不同亚型依赖的通路适应性。成熟心肌细胞表现出线粒体及代谢通路活性的剂量依赖性增加，而未成熟细胞则显示出细胞骨架和发育程序的富集。这些效应在模拟的整体样本分析中部分被掩盖，凸显了单细胞分辨率的价值。综上，这些结果表明，碎片离子传输与利用效率的提升能够直接转化为更深入的生物学认识，从而实现更全面且具有更强功能相关性的单细胞蛋白质组学。
单细胞蛋白质组学（single-cell proteomics, SCP）能够在功能层面研究细胞异质性，但其发展仍受限于蛋白质组覆盖不完整以及数据缺失率较高。本文提出了一种增强型无标记SCP工作流程，该流程利用配备Athena离子处理器（Athena Ion Processor, AIP）的timsUltra AIP质谱平台。在人诱导多能干细胞来源心肌细胞（induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes, iPSC-CMs）的受控梯度稀释系列实验中，AIP赋能的数据采集在所有输入水平下均持续提高了蛋白质组深度以及细胞间检测一致性。在单个iPSC-CMs中，timsUltra AIP最多可定量3,858个蛋白质组，平均每个细胞约检测到1,300种蛋白，从而实现了对心肌细胞亚型的稳健蛋白质组水平分类。借助基于参考的蛋白分类器，细胞被划分为成熟心肌细胞和分化程度较低的细胞状态，揭示了显著的基线异质性。值得注意的是，单细胞灵敏度的提高直接转化为生物学洞见，因为约30%与亚型特异性药物反应相关的差异表达蛋白仅能通过timsUltra AIP检测到。将该工作流程应用于PR-364（一种增强线粒体自噬的药物）剂量反应实验后，揭示了不同亚型依赖性的通路适应性变化。成熟心肌细胞表现出线粒体及代谢通路活性随剂量增加而增强，而未成熟细胞则显示出细胞骨架和发育程序的富集。这些效应在模拟总体分析中部分被掩盖，凸显了单细胞分辨率的价值。综上，这些结果表明，碎片离子传输与利用效率的提升能够直接转化为更深入的生物学认知，从而实现更全面且更具功能相关性的单细胞蛋白质组学分析。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728818v1?rss=1
🏷️ 单细胞蛋白质组学 心肌细胞 药物反应分型 人诱导多能干细胞 线粒体自噬