SOMAmer（缓释修饰适配体）技术是一种先进的蛋白质组学工具，可利用新一代测序（NGS）实现高度多重的蛋白质测量。SOMAmer试剂为经过化学修饰的单链DNA分子，依靠精准的三维空间结构互补作用，能够与目标蛋白结合，具备极强的特异性与亲和性。这些结构能够以高灵敏度准确结合蛋白质靶点，科研人员仅通过单次检测，即可同时对数千种蛋白完成定量。与传统基于抗体的蛋白质组学检测方法相比，SOMAmer试剂为人工设计合成、非生物源制备产物，具有更一致的性能、更高的重现性及更优的批次间可靠性1。
缓释修饰适配体（SOMAmer）技术
使用SOMAmer技术，搭配Illumina Protein Prep，实现规模化、高灵敏度、高通量NGS蛋白检测
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什么是SOMAmer技术？
使用SOMAmer技术进行蛋白质检测有哪些优势？
基于SOMAmer的蛋白质组学检测技术兼具特异性、可扩展性和重现性，能够助力科研人员精准开展蛋白质组研究。
SOMAmer技术的核心优势如下：
- 可扩展性：采用人工合成、序列明确的检测试剂，可将高度多重的SOMAmer 拓展至数千种蛋白靶点，检测性能一致， 批次间差异极小
- 出色的精密度：提升高内涵检测的分析能力，揭示罕见生物标记物以及微弱的疾病相关信号，检测结果稳定可靠
- 灵敏度高：实现极宽范围（跨越＞10个数量级动态范围）的蛋白质定量检测，检测下限可达飞摩尔级别2-5
- 优异的重现性：试剂全人工合成，CV稳定维持在较低水平（约5.5%），能够获得可靠且具备生物学意义的见解
NGS技术推动高通量蛋白质组学发展
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案例研究与应用
蛋白质组学与罕见病
Genomics England首席科学官Matthew Brown博士分享了一项采用Illumina Protein Prep方案的试点研究结果。该研究对约1500名罕见病患者进行筛查，展示了基于NGS的蛋白质组学技术在生物标志物发现中的强大能力。
本海报展示了Illumina Protein Prep的出色灵敏度，及其与SomaLogic公司SomaScan数据的高度一致性。该检测技术可在特定疾病类别中鉴定出大量差异表达蛋白，充分证明高分辨率蛋白质组学能够通过揭示疾病相关基因与分子通路，加深我们对罕见遗传病的理解。
基于Illumina Protein Prep的罕见黑色素瘤研究
观看科罗拉多大学副教授Kacey Couts及其团队如何利用Illumina Protein Prep为罕见黑色素瘤带来全新研究发现。该检测方法可识别200多个生物通路中的9500种独特的人类蛋白质，助力团队在新型生物标志物筛选与治疗反应研究中实现最大化的科研发现能力。
在本期播客中，因美纳产品管理副总监介绍了SomaLogic和新发布的Illumina Protein Prep，以及它与推动生物标志物发现及表型解析的更宏大多组学目标之间的关联。
SOMAmer试剂与抗体对比：为何研究者正转向使用SOMAmer试剂开展基于亲和性的蛋白质组学研究
SOMAmer试剂为全合成寡核苷酸，可高亲和力、高特异性结合目标蛋白；而抗体是生物来源蛋白，存在固有的变异性。SOMAmer试剂的人工合成设计带来更优异的重现性、更高的检测灵敏度与超高重检测能力，完美‑适配现代高通量蛋白质组学的应用需求。
SOMAmer试剂
- 含修饰核苷酸的短单链DNA（约20 kDa）
- 化学合成，结构均一稳定
- 无限制的多重分析
- 采用聚阴离子竞争性物质阻断瞬时结合，降低与非靶标蛋白的交叉反应
- 内容可扩展性
抗体
- 分子量大、结构复杂的蛋白质（约150 kDa）
- 生物源性制备，天然存在结构变异性
- 有限的多重分析选项
- 没有减少非特异性结合的通用解决方案，导致与非靶标蛋白的交叉反应性更高
- 可扩展性有限
Precision proteomics with Illumina Protein Prep
SOMAmer如何推动基于NGS的蛋白质组学发展？
SOMAmer试剂将蛋白质检测与新一代测序（NGS）的成熟可扩展性相结合，实现高精度、高通量蛋白质组学检测。每一种SOMAmer试剂均可结合特定靶蛋白，并携带独特的DNA标签。捕获完成后，这些标签会被转化成测序文库，然后使用NGS平台对测序read进行计数，从而定量蛋白质丰度。这种方法将蛋白质组学转化为高通量的自动化工作流程，能够同时对数千种蛋白进行分析，且检测效率与精准度均可达到科研人员对其他基于NGS方法的同等预期水平。
整合蛋白质组学与NGS，获取更深层的生物学见解
基于SOMAmer的蛋白质组学现已整合到Illumina NGS测序工作流程中，将蛋白质组分析价值与其他组学数据相结合。这种协同作用使科研人员能够将蛋白质水平的见解与基因组和转录组数据联系起来，同时凭借高通量可拓展特性，加快精准医疗、生物标志物发现、药物靶点挖掘、疾病通路研究以及大规模科研项目等领域的研究进展。
Illumina Protein Prep工作流程
使用Illumina Protein Prep，SOMAmer试剂可在单次反应中捕获数千种蛋白质。通过简化的自动化流程，这些蛋白质结合事件可被转化为可直接用于测序的文库。
文库制备
这种基于NGS的自动化蛋白质组学解决方案采用了SOMAmer技术和因美纳测序与分析技术，可在2.5天内检测和定量9500种人类蛋白质。
测序
NovaSeq X系列专为生产级的数据密集型应用设计，可提供出色的测序通量和准确性。
NovaSeq 6000基因测序仪集通量、灵活性和易用性于一体，扩展了测序能力，适用于几乎任何方法、基因组和规模。
数据分析
整合的二级分析流程在测序后自动启动，可进行完全的归一化和蛋白表达定量。
解读
Illumina Connected Multiomics是一款强大、直观的云端解决方案，可实现大规模多组学数据分析和可视化。
通过Illumina Protein Prep服务获取基于NGS的蛋白质组学
现在您无需在实验室内部搭建完整的工作流程，即可利用Illumina Protein Prep。通过与因美纳合作的核心实验室和值得信赖的服务提供商网络，您可以外包高通量蛋白质组学项目，并获得由SOMAmer技术和因美纳测序提供支持的准确、可重现的结果。该服务模式降低了技术应用门槛，让任何规模的实验室都能规模化开展蛋白质组探索，适用于生物标志物发现、药物研发或多组学研究，无需配备专用基础设施。
常见问题解答
传统抗体是分子量较大的亲和试剂（约150 kDa），通常与能够触发免疫反应的蛋白质表面三维结构（即免疫原性靶点）结合。它们通过生物方式生产：在细胞培养中产生的单克隆抗体可识别单一蛋白质表位，而在动物体内产生的多克隆抗体可识别同一蛋白质的多个表位。
与之相对，SOMAmer试剂是经过化学修饰的小型适配体（8–20 kDa），同样可结合蛋白三维结构。由于其全人工合成特性，批次间性能稳定一致。其独特的化学结构还能结合非免疫原性位点以及目前抗体无法靶向的表位。
综上，这些特性使SOMAmer试剂成为传统抗体类工具的通用可靠替代方案。
基于SOMAmer的蛋白质组学可实现高通量、高性价比实验流程，动态范围超过10个数量级，灵敏度达飞摩尔级，并支持可扩展的多重分析，整体变异度低于传统方法。这使得在无需改变工作流程的情况下，也能可靠地检测低丰度蛋白质，从而使基于SOMAmer的蛋白质组学成为大规模、广泛、可靠的蛋白质检测的一种强大而高效的方法。
相比之下，质谱通常需要额外的样本处理步骤才能提升低丰度蛋白覆盖度。
与基于抗体的方法相比，基于SOMAmer的蛋白质组学即使在扩大检测多重性时，仍能保持优异的重复性（CV约为5%）。
从样本到分析的工作流程大约需要2.5天，其中手动操作时间不足4小时。
每种SOMAmer试剂通过两个关键特性实现其特异性：对靶蛋白的高亲和力结合以及慢解离速率。这些特性源于试剂独特的化学结构。
SOMAmer试剂用于检测前会经过初步验证，包括下拉实验与剂量反应实验，确认其仅选择性结合预期靶点。此外，超过70%的SOMAmer试剂拥有独立研究者采用正交验证方法（如质谱）生成的特异性支持数据。
SOMAmer试剂为人工合成，可稳定重复制备，确保批次间一致性，比其他亲和方法具有更高的重现性。
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结果
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参考文献
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- Eldjarn GH, Ferkingstad E, Lund SH, et al. Large-scale plasma proteomics comparisons through genetics and disease associations. Nature. 2023;622(7982):348-358. doi:10.1038/ s41586-023-06563-x
- Rooney MR, Chen J, Ballantyne CM, et al. Plasma proteomic comparisons change as coverage expands for SomaLogic and Olink. Preprint. medRxiv. 2024;2024.07.11.24310161. doi:10.1101/2024.07.11.24310161
- Gold L, Ayers D, Bertino J, et al. Aptamer-based multiplexed proteomic technology for biomarker discovery. PLoS One. 2010;5(12):e15004. doi:10.1371/journal.pone.0015004