CN115290903B - 组学产品的高通量制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组学产品的高通量制备方法及装置。其中，该组学产品包括定量蛋白质组学产品，还可包括代谢组学产品；高通量制备方法包括：将放置有组学样品的第一耗材放置于生产系统；利用控制系统对第一耗材进行识别，以得到第一耗材的标识信息；对于不同的组学样品，基于相应待处理步骤选择实际处理方式，处理结束后向控制系统同步第一耗材的标识信息；利用控制系统对第一耗材进行再次识别，第一耗材继续进入下一实际处理方式，直至获得组学产品；对不同组学样品进行处理包括：对于相同的实际处理方式进行同步处理。能够解决现有技术中组学样品前时处理需要人工操作，效率较低的问题，适用于组学样品前处理领域。

Description

组学产品的高通量制备方法及装置

技术领域

本发明涉及组学样品前处理领域，具体而言，涉及一种组学产品的高通量制备方法及装置。

背景技术

蛋白质组学是指大规模地对蛋白质的表达水平、翻译后修饰、蛋白质相互作用等进行研究。代谢组学是研究内源性小分子整体及其变化规律的科学，在疾病诊断、个体化治疗等方面有着广泛的应用前景。近年来，色谱和质谱技术的进步驱动了蛋白质组学和代谢组学的快速增长。同时，随着生物医学研究日益增长，对大队列蛋白质组学和代谢组学分析的需求也不断增大，如何实现“高通量”的蛋白质组学和代谢组学分析已成为当前亟需解决的关键问题之一。

样品前处理是蛋白质组学和代谢组学分析流程的关键步骤，传统样品前处理流程依赖于多步的手工操作，不仅耗时、通量低且不可避免地存在人为误差，成为限制蛋白质组学和代谢组学发展的瓶颈之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种组学产品的高通量制备方法及装置，以解决现有技术中对于组学样品前处理时需要人工操作，效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种组学产品的高通量制备方法，该组学产品包括定量蛋白质组学产品，定量蛋白质组学产品包括LFQ样品、TMT样品和DIA样品；高通量制备方法包括：将放置有组学样品的第一耗材放置于生产系统；利用控制系统对第一耗材进行识别，以得到第一耗材的标识信息，标识信息包括样品待处理步骤；对于不同的组学样品，基于相应待处理步骤选择实际处理方式，处理结束后向控制系统同步第一耗材的标识信息；利用控制系统对第一耗材进行再次识别，第一耗材继续进入下一实际处理方式，直至获得LFQ样品、TMT样品或DIA样品；其中，对不同组学样品进行处理包括：对于不同组学样品的相同的实际处理方式，进行同步处理。

进一步地，实际处理方式包括：a）对组学样品进行酶解、脱盐，获得浓度统一的LFQ样品、TMT前处理样品或DIA前处理样品；b）将TMT前处理样品或DIA前处理样品转移至第二耗材中，获得TMT多肽样品板或DIA多肽样品板；c）向TMT多肽样品板中加入标记试剂进行标记，终止标记后进行冻干、复溶、离心取上清，色谱分馏、冻干后获得TMT馏分；d）将DIA多肽样品板离心取上清、色谱分馏、冻干，获得DIA馏分；e）将TMT馏分或DIA馏分中相同的馏分分别进行合并、脱盐、冻干、复溶和定量，获得TMT样品或DIA样品。

进一步地，a）包括：向组学样品中加入酶解试剂，酶解结束后加酶解终止试剂，离心取上清，对上清进行脱盐、冻干、复溶、定量、稀释至统一浓度，获得LFQ样品、TMT前处理样品或DIA前处理样品；优选地，a）包括将组学样品放入贴有标签的第一耗材中，放置于生产系统中，利用封膜机封膜后获得样品板，放入冰箱保存；将样品板取出，利用控制系统进行扫描验证，得到样品板的标识信息，标识信息包括板号，确认实际板号与录入板号一致；将样品板转移到离心机进行离心，利用撕膜机撕膜；将样品板转移到自动化移液工作站，加入酶解试剂并进行pH测定；将样品板转移到封膜机封膜，再转移到自动化移液工作站进行酶解孵育；酶解后，将样品板转移到离心机进行离心，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站，加入甲酸终止酶解；将样品板转移到封膜机封膜，转移至离心机进行离心，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站，吸取样品上清进行脱盐，脱盐通过自动化移液工作站上的正压装置进行；将脱盐后的样品转移到冻干机进行冻干；冻干后的样品在自动化移液站上进行复溶；再使用多肽定量试剂盒对复溶的样品中的多肽样品进行定量，基于定量结果利用自动化移液站将样品稀释到统一浓度；根据样品板的标识信息对组学样品进行区分，标识信息包括样品种类；将LFQ多肽样品转移到96孔质谱上机板，将DIA前处理样品和TMT前处理样品转移到封膜机封膜，保存到冰箱。

进一步地，b）包括：利用自动化移液工作站将TMT前处理样品或DIA前处理样品分别转移至样品板中，样品板包括贴有相应标签的96孔质谱上机板中，利用封膜机封膜后转移至冰箱，分别获得TMT多肽样品板或DIA多肽样品板。

进一步地，c）包括：从冰箱中取出TMT多肽样品板，利用控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；基于控制系统读取的样品信息，利用自动化移液工作站从样品信息中对应的多个样本中分别吸取液体，合并获得混合样本；利用自动化移液工作站从TMT多肽样品板中吸取混合样本转移到第三耗材，加入标记试剂进行标记；标记完成后，利用自动化移液工作站加入终止标记试剂，终止标记；将第三耗材转移到冻干机进行冻干；冻干后的样品在自动化移液工作站进行复溶，将同一个项目中的所有样本合并成一个项目混合样本；利用离心机对第三耗材进行离心，利用自动化移液工作站吸取上清；使用高效液相色谱仪和馏分收集器对上清进行色谱分馏；再对馏分进行冻干，冻干后得TMT馏分，转移到封膜机封膜，转移到冰箱保存。

进一步地，d）包括：从冰箱中取出DIA多肽样品板，利用控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；基于控制系统读取的样品信息，利用自动化移液工作站，将同一个项目中的所有样本合并成一个混合样本；利用离心机对DIA多肽样品板进行离心，利用自动化移液工作站取上清；使用高效液相色谱仪和馏分收集器对上清进行色谱分馏；再对馏分进行冻干，冻干后得DIA馏分，转移到封膜机封膜，转移到冰箱保存。

进一步地，e）包括：从冰箱中取出TMT馏分或DIA馏分，利用控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；利用自动化移液工作站复溶，合并相同馏分于第四耗材；利用自动化移液工作站对第四耗材中的样品进行脱盐；脱盐后的样品利用冻干机进行冻干；冻干后的样品在自动化移液工作站进行复溶；利用多肽定量试剂盒和酶标仪对复溶样品进行定量，并转移至96孔质谱上机板中，获得TMT样品或DIA样品。

进一步地，组学产品还包括代谢组学产品，相应地，组学样品还包括液体代谢样品；代谢组学产品的实际处理方式包括：f）向液体代谢样品中加入甲醇，混匀、封膜、离心、取上清，获得代谢组学产品。

进一步地，f）包括：将液体代谢样品放入贴有标签的第五耗材中，放置于生产系统中，利用封膜机封膜后获得代谢样品板，放入冰箱保存；将代谢样品板取出，利用控制系统进行扫描验证，得到代谢样品板的标识信息，确认实际板号与录入板号一致；将代谢样品板利用离心机进行瞬时离心，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；利用自动移液工作站向代谢样品板中加入甲醇，震荡混匀；利用封膜机封膜后，转移至离心机对代谢样品板进行离心，使蛋白沉淀；再将离心后的代谢样品板利用撕膜机撕膜，转移到自动移液工作站，利用自动移液工作站吸取上清到蛋白沉淀过滤板，通过自动移液工作站的正压装置进行过滤，将蛋白去除，过滤后得到代谢组学产品。

进一步地，组学样品的转移通过机械臂和/或导轨完成。

为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了一种组学产品的高通量制备系统，该高通量制备系统包括：用于实现样品制备的功能模块，功能模块包括储物模块、移液模块、离心模块、冻干模块、识别模块、封膜撕膜模块和色谱模块；用于物理连接功能模块的串联模块，串联模块包括导轨和/或机械臂；和与功能模块和串联模块分别电连接的控制模块；其中，储物模块用于对样品进行保存，样品包括待制备原料、制备中间体和组学产品；移液模块用于加入、吸取液体，以及样品的脱盐和过滤；离心模块用于对样品的离心，离心包括瞬时离心和高速离心；冻干模块用于对样品进行冻干；识别模块用于识别样品的标签和标识信息；封膜撕膜模块用于对样品的容器进行封膜和撕膜，防止样品损失和污染；色谱模块用于对样品进行色谱分馏；串联模块用于样品在功能模块之间的转移；控制模块用于根据样品的标识信息，控制样品通过串联模块在功能模块之间转移，并控制功能模块处理样品，最终获得组学产品。

为了实现上述目的，根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时执行上述高通量制备方法。

为了实现上述目的，根据本发明的第四个方面，提供了一种样本的自动化处理系统，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为通过计算机程序执行上述高通量制备方法。

应用本发明的技术方案，利用上述组学产品的高通量制备方法，使用自动化的方法对组学样品进行前处理，能够分别获得LFQ样品、TMT样品和DIA样品，无需人工操作，工作效率较高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的组学产品的高通量制备方法的流程图；

图2示出了根据本发明实施例的流程1的流程图；

图3示出了根据本发明实施例的流程2的流程图；

图4示出了根据本发明实施例的流程3的流程图；

图5示出了根据本发明实施例的流程4的流程图；

图6示出了根据本发明实施例的流程5的流程图；

图7示出了根据本发明实施例的流程6的流程图；

图8示出了根据本发明实施例的高通量制备装置布局图；

图9示出了根据本发明实施例的高通量制备装置立体图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

如背景技术所提到的，样品前处理是组学分析流程的关键步骤，但传统样品前处理流程依赖于多步的手工操作，效率较低。因而，在本申请中发明人尝试整合多种设备仪器，结合软件操作控制，开发了一种组学样品质谱上机前处理的全自动化高通量生产方法。进入自动化产线的是未经预处理的组学样品，出产线的是可以直接用于质谱分析的样品，包含期间的质控点判定，用自动化设备和软件代替人工操作，提升产品的生产效率，缩小产品成产过程中的差异性，降低人工生产的失误率。因而提出了本申请的一系列技术方案。

在本申请第一种典型的实施方式中，提供了一种组学产品的高通量制备方法，该组学产品包括定量蛋白质组学产品，定量蛋白质组学产品包括LFQ样品、TMT样品和DIA样品；上述高通量制备方法包括：S101：将放置有组学样品的第一耗材放置于生产系统；S102：利用控制系统对第一耗材进行识别，以得到第一耗材的标识信息，标识信息包括样品待处理步骤；S103：对于不同的组学样品，基于相应待处理步骤选择实际处理方式，处理结束后向控制系统同步第一耗材的标识信息；S104：利用控制系统对第一耗材进行再次识别，第一耗材继续进入下一实际处理方式，直至获得LFQ样品、TMT样品或DIA样品；其中，对不同组学样品进行处理包括：对于不同组学样品的相同的实际处理方式，进行同步处理。

目前蛋白酶解、多肽纯化、多肽定量、多肽分馏、多肽标记、代谢样品处理等主要是通过手动操作完成。在本申请中将上述工艺流程重新梳理，形成一套全自动化生产架构。硬件上整合了移液工作站、液相色谱仪、馏分收集器、冻干机、离心机、酶标仪、扫码仪、自动化冰箱、封膜仪、撕膜仪、耗材堆栈、导轨、机械臂等多个设备，软件上采用一套功能齐全的中控软件，编辑了一套可以用于定量蛋白质组学样品和非靶代谢组学液体样品从酶解/提取到上机前、以及从多肽到上机前等不同启动节点的全自动化生产流程。

蛋白质组学的分析技术包括蛋白质非标记定量技术（LFQ）、蛋白质TMT标记定量技术（TMT）、数据非依赖性采集技术（DIA）三种定量技术。上述不同的技术所需的检测样品分别对应LFQ样品、TMT样品和DIA样品，上述样品均是从初始的组学样品开始，进行相应的前处理工序(即进行上述实际处理方式)，获得的能够上样于检测设备上的样品。对于不同的LFQ样品、TMT样品和DIA样品，在前处理过程中所用的前处理方法，均由一种或多种实际处理方式组成，在实际的制备中，对于定量蛋白质组学样品的处理能够在产线上同时进行，将相图的实际处理方式进行任意组合、同时进行，实现每个环节全自动化运行的同时，提高生产效率。

上述高通量制备方法的实现方式包括：将组学样品装到带有编码的耗材（如96孔板等）中，手工或自动化放到生产系统上，利用控制系统对带有组学样品的耗材进行自动识别和编号确认。产线根据下单的订单类型自动识别启动一整套的生产流程，中间质控环节依托写好的判断逻辑自动生成并判定检测结果，每个步骤自动流转直到生产完成。依托于软件生产排产功能，可以实现一次上样，按照批次生产，保障全天候24小时不间断智能生产，提高生产效率。可以有效规避人工误差，实现零交叉感染，保障数据精准与安全。

在一种优选的实施例中，实际处理方式包括：a）流程1（Workflow1）：对组学样品进行酶解、脱盐，获得浓度统一的LFQ样品、TMT前处理样品或DIA前处理样品；b）流程2（Workflow2）：将TMT前处理样品或DIA前处理样品转移至第二耗材中，获得TMT多肽样品板或DIA多肽样品板；c）流程3（Workflow3）：向TMT多肽样品板中加入标记试剂进行标记，终止标记后进行冻干、复溶、离心取上清，色谱分馏、冻干后获得TMT馏分；d）流程4（Workflow4）：将DIA多肽样品板离心取上清、色谱分馏、冻干，获得DIA馏分；e）流程5（Workflow5）：将TMT馏分或DIA馏分中相同的馏分分别进行合并、脱盐、冻干、复溶和定量，获得TMT样品或DIA样品。

在本申请中，发明人通过对蛋白质组学样品前处理的深入理解，将LFQ样品、TMT样品和DIA样品的前处理方式进行归纳汇总，将所有所需的前处理方式拆分为5个流程，每个流程为一种实际处理方式，上述流程1-流程5（Workflow1-Workflow5）公开了每个流程的具体操作。利用上述5个流程中的任意一个或多个流程，能够根据实际需求将组学样品制备为LFQ样品、TMT样品或DIA样品。流程1、流程2和流程5为能够处理不同样品的流程，对于不同的样品能够在同一流程中同时进行，大大地提高了制备的效率。在实际处理中，利用封膜机对样品板等容器进行封膜，能够保证容器中的样品在后续操作中不被污染或发生溅出等损失；利用撕膜机对样品板等容器进行撕膜，能够在向容器中加入或从容器中吸取前，撕去此前的封膜，防止对自动化移液工作站等装置的操作产生影响。

在一种优选的实施例中，a）流程1，包括：向组学样品中加入酶解试剂，酶解结束后加酶解终止试剂（如甲酸），离心取上清，对上清进行脱盐、干燥、复溶至统一浓度，获得LFQ样品、TMT前处理样品或DIA前处理样品；优选地，a）包括：将组学样品放入贴有标签的第一耗材中，放置于生产系统中，利用封膜机封膜后获得样品板，放入冰箱保存；将样品板取出，利用控制系统进行扫描验证，得到样品板的标识信息，标识信息包括板号，确认实际板号与录入板号一致；将样品板转移到离心机进行离心，利用撕膜机撕膜；将样品板转移到自动化移液工作站，加入酶解试剂并进行pH测定；将样品板转移到封膜机封膜，再转移到自动化移液工作站进行酶解孵育；酶解后，将样品板转移到离心机进行离心，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站，加入甲酸终止酶解；将样品板转移到封膜机封膜，利用离心机进行离心，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站，吸取样品上清进行脱盐，脱盐通过自动化移液工作站上的正压装置进行；将脱盐后的样品转移到冻干机进行冻干；冻干后的样品在自动化移液站上进行复溶；再使用多肽定量试剂盒对复溶的样品中的多肽样品进行定量，基于定量结果利用自动化移液站将样品稀释到统一浓度；根据样品板的标识信息对组学样品进行区分，标识信息包括样品种类；将LFQ多肽样品转移到96孔质谱上机板，将DIA前处理样品和TMT前处理样品转移到封膜机封膜，保存到冰箱。

图2是根据本发明实施例提供的流程1的流程图，其中CSS是客户服务系统，lims是实验室信息管理系统。如图2所示，根据客户下单要求，获得质控合格的组学样品（蛋白），将组学样品放入含有标签的第一耗材（如96孔板）中，第一耗材上贴有用于与样品对应的标签，通过利用控制系统（如扫码仪等装置）识别标签，能够获得该样品信息及所需处理步骤。在后续每个流程的起始阶段均可进行此种操作，使不同种类的样品进入相应的流程中。在流程1中，能够对蛋白类组学样品进行酶解、脱盐处理，获得统一浓度的产品。其中，获得的LFQ样品即能够直接作为样品置于96孔质谱上机板中，利用设备进行检测。DIA前处理样品和TMT前处理样品转移至冰箱中，分别利用后续的实际处理方式继续进行处理。

在一种优选的实施例中，b）流程2，包括：利用自动化移液工作站将TMT前处理样品或DIA前处理样品分别转移至样品板中，样品板包括贴有相应标签的96孔质谱上机板中，利用封膜机封膜后转移至冰箱，分别获得TMT多肽样品板或DIA多肽样品板。

图3是根据本发明实施例提供的流程2的流程图。如图3所示，根据系统的调度派单，将流程1中获得的DIA前处理样品或TMT前处理样品分别转移至对应的贴有标签的96孔质谱上机板中，在后续的处理中通过识别此标签即能够获得样品的信息，以及获得样品已进行了何种实际处理方式，和待进行何种实际处理方式。从而控制样品通过机械臂或导轨转移至相应模块进行处理。

在一种优选的实施例中，c）流程3，包括：从冰箱中取出TMT多肽样品板，利用控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；基于控制系统读取的样品信息，利用自动化移液工作站从样品信息中对应的多个样本中分别吸取液体，合并获得混合样本；利用自动化移液工作站从TMT多肽样品板中吸取样品转移到第三耗材，加入标记试剂进行标记；标记完成后，利用自动化移液工作站加入终止标记试剂（如羟胺），终止标记；将第三耗材转移到冻干机进行冻干；冻干后的样品在自动化移液工作站进行复溶，将同一个项目中的所有样本合并成一个项目混合样本；利用离心机对第三耗材进行离心，利用自动化移液工作站吸取上清；使用高效液相色谱仪和馏分收集器对上清进行色谱分馏；再对馏分进行冻干，冻干后得TMT馏分，转移到封膜机封膜，转移到冰箱保存。

图4是根据本发明实施例提供的流程3的流程图。如图4所示，根据系统的调度派单。将流程2中获得的TMT多肽样品板，根据系统的控制，根据系统中已录入的样品配置要求，若要求混合（即样品数量大于1，run>1），从相应的多个样品吸取液体，并配置为混合样本（即MasterMix）。对样品（包括混合样品）进行标记，并对样品进行冻干、复溶、离心取上清、色谱分馏的操作，对样品进行纯化处理，冻干后即获得TMT馏分。色谱分离后的冻干操作可动态进行，即在系统中可设置多台冻干装置，获得的馏分能够动态化分批进入冻干装置中进行冻干，无需等待后续分馏产生的样品全部完成分馏后再统一进行冻干处理。

在一种优选的实施例中，d）流程4，包括：从冰箱中取出DIA多肽样品板，利用控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；基于控制系统读取的样品信息，利用自动化移液工作站，将同一个项目中的所有样本合并成一个混合样本（合并Mix）；利用离心机对DIA多肽样品板进行离心，利用自动化移液工作站取上清；使用高效液相色谱仪和馏分收集器对上清进行色谱分馏；再对馏分进行冻干，冻干后获得DIA馏分，转移到封膜机封膜，转移到冰箱保存。

图5是根据本发明实施例提供的流程4的流程图。如图5所示，根据系统的调度派单。向流程2中获得的DIA多肽样品板中配置Mix，离心取上清后进行色谱分馏，获得DIA馏分。

在一种优选的实施例中，e）流程5，包括：从冰箱中取出TMT馏分或DIA馏分，利用控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；利用自动化移液工作站复溶，合并相同馏分于第四耗材；利用自动化移液工作站对第四耗材中的样品进行脱盐；脱盐后的样品利用冻干机进行冻干；冻干后的样品在自动化移液工作站进行复溶；利用多肽定量试剂盒和酶标仪对复溶样品进行定量，并转移至96孔质谱上机板中，获得TMT样品或DIA样品。

图6是根据本发明实施例提供的流程5的流程图。如图6所示，将流程3和流程4中得到的TMT馏分和DIA馏分进行复溶，根据系统控制将相同的馏分进行合并。合并后的馏分进行脱盐、冻干、复溶，对样品中的多肽进行定量检测后，分别转移至贴有标签的96孔质谱上机板中，获得TMT样品和DIA样品即为能够直接上机分析的样品。单板动态进行，即为对于存在待处理（复溶、合并馏分）的样品板时，重复对待处理的样品板进行处理，复溶、合并馏分处理后再统一进行脱盐。

在一种优选的实施例中，组学产品还包括代谢组学产品，相应地，组学样品还包括液体代谢样品；代谢组学产品的实际处理方式包括：f）向液体代谢样品中加入甲醇，混匀、封膜离心、取上清，获得代谢组学产品。

在一种优选的实施例中，f）流程6，包括：将液体代谢样品放入贴有标签的第二耗材中，放置于生产系统中，利用封膜机封膜后获得代谢样品板，放入冰箱保存；将代谢样品板取出，利用控制系统进行扫描验证，得到代谢样品板的标识信息，确认实际板号与录入板号一致；将代谢样品板利用离心机进行瞬时离心，利用撕膜机撕膜后转移到自动化移液工作站；利用自动移液工作站向代谢样品板中加入甲醇，震荡混匀；利用封膜机封膜后，利用离心机对代谢样品板进行离心，使蛋白沉淀；再将离心后的代谢样品板转移到自动移液工作站，利用自动移液工作站吸取上清到蛋白沉淀过滤板，通过自动移液工作站的正压装置进行过滤，将蛋白去除，过滤后得到代谢组学产品。

图7是根据本发明实施例提供的流程6的流程图。如图7所示，根据客户下单要求，获得液体代谢样品后，将液体代谢样品放入含有标签的第五耗材（如96孔板）中，第五耗材上贴有用于与样品对应的标签。对于代谢组学的分析为对于小分子化合物的分析，因此向样品中加入甲醇沉淀蛋白，并通过离心和过滤除去析出的蛋白，获得能够上机检测的代谢组学样品。

在一种优选的实施例中，组学样品的转移通过机械臂和/或导轨完成。

在组学样品的转移过程中，首先利用控制系统中的扫码仪等类似设备对盛有样品的耗材上的标签进行扫描，获得该样品类型、已进行的处理和待进行的处理，控制系统根据待进行的处理，控制机械臂和/或导轨将组学样品进行转移，转移至下一步所需的流程和装置中。同时，在控制系统中更新该样品的状态，使得该样品的此流程处理结束后，能够正确控制样品的转移。

在上述流程中，如图2-图6所示，设置有专项组的核查阶段，通过人工或自动化对样品进行确认，若无问题可进入后续处理，若有问题则主动停止并反馈，实现对于样品质量的及时处理控制。

在本申请第二种典型的实施方式中，提供了一种组学产品的高通量制备系统，该高通量制备系统包括：用于实现样品制备的功能模块，功能模块包括储物模块、移液模块、离心模块、冻干模块、识别模块、封膜撕膜模块和色谱模块；用于物理连接功能模块的串联模块，串联模块包括导轨和/或机械臂；和与功能模块和串联模块分别电连接的控制模块；其中，储物模块用于对样品进行保存，样品包括待制备原料、制备中间体和组学产品；移液模块用于加入、吸取液体，以及样品的脱盐和过滤；离心模块用于对样品的离心，离心包括瞬时离心和高速离心；冻干模块用于对样品进行冻干；识别模块用于识别样品的标签和标识信息；封膜撕膜模块用于对样品的容器进行封膜和撕膜，防止样品损失和污染；色谱模块用于对样品进行色谱分馏；串联模块用于样品在功能模块之间的转移；控制模块用于根据样品的标识信息，控制样品通过串联模块在功能模块之间转移，并控制功能模块处理样品，最终获得组学产品。

在上述高通量制备系统中，功能模块负责制备样品，功能模块中包括储物模块、移液模块、离心模块、冻干模块、识别模块、封膜撕膜模块和色谱模块，上述功能模块各自独立设置，根据系统的需求可灵活调整模块对应的装置数量。功能模块包括但不限于冰箱等能够保证样品活性的装置。移液模块包括但不限于自动移液工作站，能够实现多种液体的添加、液体的吸取、脱盐和过滤等操作。识别模块包括但不限于扫码器，能够识别样品耗材上的标签信息。封膜撕膜模块能够实现对于盛有样品的耗材，在进入自动移液工作站之前进行撕膜处理，在出自动移液工作站后进行封膜处理。

各功能模块之间利用串联模块进行连接，串联模块包括导轨和/或机械臂，上述连接包括利用导轨实现的实质上的连接，也包括利用机械臂实现的、能够在串联模块之间进行样品转移的连接。

控制模块于功能模块和串联模块分别电连接，根据识别模块识别的样品信息，控制串联模块对于样品的传输，控制功能模块对于样品的处理条件，并对样品信息进行更新，以在下一步骤处理中控制样品处理正确进行。

在本申请第三种典型的实施方式中，提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时执行上述高通量制备方法。

在本申请第四种典型的实施方式中，提供了一种样本的自动化处理系统，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为通过计算机程序执行上述高通量制备方法。

本申请中所用的高通量制备装置，如图8和图9所示。图8中，1、显示器及其支架，2、储板栈，3、自动化冰箱，4、撕膜仪，5、封膜仪，6、pH检测设备，7、直线导轨，8、配电柜，9、冻干机（两台），10、旋转托架，11、暂存架，12、离心机，13、扫码仪，14、馏分收集器，15、液相色谱仪，16、废料口，17、工作平台，18、协作机械手，19、移液工作站（两台），20、酶标仪（两台）。图9示出了该高通量制备装置的立体图。

表1示出了利用上述组学产品的高通量制备方法及装置，对蛋白样品和代谢样品进行制备时的排产节奏。其中，W表示流程。W1/W5/W6&W6即表示进行了1批次流程1,1批次流程5，和2批次流程6。

表1

对于多产品混排，全天能够实现384份样本前处理。仅对代谢样品排产，全天能够实现1536份样本前处理。仅对蛋白样品排产，全天能够实现192份样本前处理。

表2示出了利用上述组学产品的高通量制备方法及装置，得到的蛋白和代谢样品的质量（鉴定数目），表2中的鉴定数目为相应方法处理的多个样品的平均值。理论上鉴定数目越大即表示样品质量越高；但在实际操作中鉴定数目受到样品状态等多种条件的影响，鉴定数目符合质量标准时即表示样品的质量符合要求。

表2

质量标准为：（自动化鉴定数目-手动鉴定数目）÷（自动化鉴定数目+手动鉴定数目）>-0.05，即表示高通量制备方法制备的样品符合质量要求。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：利用上述组学产品的高通量制备方法及装置，能够节约大量的人员成本，并提升生产效率。同时，利用自动化装置对样品进行处理，能够保证样品处理质量的均衡，能够提高样品的通量和合格率，有利于后续检测结果的准确性。大批量设备整合、多产品并行生产模式、产品长流程自动化工艺整合、产品生产通量的大幅提升是这条产线创新的突破点。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种组学产品的高通量制备方法，其特征在于，所述组学产品包括定量蛋白质组学产品，所述定量蛋白质组学产品包括蛋白质非标记定量技术LFQ样品、蛋白质标记定量技术TMT样品和数据非依赖性采集技术DIA样品；

所述高通量制备方法包括：

将放置有组学样品的第一耗材放置于生产系统；

利用控制系统对所述第一耗材进行识别，以得到所述第一耗材的标识信息，所述标识信息包括样品待处理步骤；

对于不同的所述组学样品，基于相应所述待处理步骤选择实际处理方式，处理结束后向所述控制系统同步所述第一耗材的标识信息；

利用所述控制系统对所述第一耗材进行再次识别，所述第一耗材继续进入下一实际处理方式，直至获得所述LFQ样品、TMT样品或DIA样品；

其中，对不同所述组学样品进行处理包括：对于不同所述组学样品的相同的所述实际处理方式，进行同步处理；

所述实际处理方式包括：

a）对所述组学样品进行酶解、脱盐，获得浓度统一的所述LFQ样品、TMT前处理样品或DIA前处理样品；

b）将所述TMT前处理样品或所述DIA前处理样品转移至第二耗材中，获得TMT多肽样品板或DIA多肽样品板；

c）向所述TMT多肽样品板中加入标记试剂进行标记，终止标记后进行冻干、复溶、离心取上清，色谱分馏、冻干后获得TMT馏分；

d）将所述DIA多肽样品板离心取上清、色谱分馏、冻干，获得DIA馏分；

e）将所述TMT馏分或所述DIA馏分中相同的馏分分别进行合并、脱盐、冻干、复溶和定量，获得所述TMT样品或所述DIA样品；

所述a）包括：

利用自动化移液工作站向所述组学样品中加入酶解试剂，酶解结束后利用所述自动化移液工作站加酶解终止试剂，离心取上清；利用所述自动化移液工作站对所述上清进行脱盐，脱盐后的样品进行冻干，利用所述自动化移液工作站复溶，利用多肽定量试剂盒定量，并利用所述自动化移液工作站稀释至统一浓度，获得所述LFQ样品、TMT前处理样品或DIA前处理样品；

所述c）包括：

利用所述自动化移液工作站向所述TMT多肽样品板中加入标记试剂进行标记；标记完成后，利用所述自动化移液工作站加入终止标记试剂，终止标记；将终止标记后的样本冻干，利用所述自动化移液工作站复溶，并将同一个项目中的所有样本合并成一个项目混合样本，离心，利用所述自动化移液工作站取上清；利用高效液相色谱仪和馏分收集器对所述上清进行色谱分馏；对馏分进行冻干，获得所述TMT馏分；

所述e）包括：

将所述TMT馏分或所述DIA馏分利用所述自动化移液工作站复溶、合并相同馏分，利用所述自动化移液工作站进行脱盐，脱盐后的样品冻干并利用所述自动化移液工作站复溶，利用所述多肽定量试剂盒和酶标仪对复溶样品进行定量，获得所述TMT样品或所述DIA样品。

2.根据权利要求1所述的高通量制备方法，其特征在于，所述a）包括将组学样品放入贴有标签的所述第一耗材中，放置于所述生产系统中，利用封膜机封膜后获得样品板，放入冰箱保存；

将所述样品板取出，利用所述控制系统进行扫描验证，得到所述样品板的标识信息，所述标识信息包括板号，确认实际板号与录入板号一致；

将所述样品板转移到离心机进行离心，利用撕膜机撕膜；

将所述样品板转移到所述自动化移液工作站，加入所述酶解试剂并进行pH测定；

将所述样品板转移到所述封膜机封膜，再转移到所述自动化移液工作站进行酶解孵育；

酶解后，将所述样品板转移到所述离心机进行离心，利用所述撕膜机撕膜后转移到所述自动化移液工作站，加入甲酸终止酶解；

将所述样品板转移到所述封膜机封膜，转移至离心机进行离心，利用所述撕膜机撕膜后转移到所述自动化移液工作站，吸取样品上清进行脱盐，所述脱盐通过所述自动化移液工作站上的正压装置进行；

将脱盐后的样品转移到冻干机进行冻干；

冻干后的样品在所述自动化移液工作站上进行复溶；

再使用所述多肽定量试剂盒对所述复溶的样品中的多肽样品进行定量，基于定量结果利用所述自动化移液工作站将样品稀释到统一浓度；

根据所述样品板的标识信息对组学样品进行区分，所述标识信息包括样品种类；

将所述LFQ样品转移到96孔质谱上机板，

将所述DIA前处理样品和所述TMT前处理样品转移到所述封膜机封膜，保存到所述冰箱。

3.根据权利要求1所述的高通量制备方法，其特征在于，所述b）包括：

利用所述自动化移液工作站将所述TMT前处理样品或所述DIA前处理样品分别转移至所述样品板中，所述样品板包括贴有相应标签的96孔质谱上机板中，利用封膜机封膜后转移至冰箱，分别获得所述TMT多肽样品板或所述DIA多肽样品板。

4.根据权利要求1所述的高通量制备方法，其特征在于，所述c）包括：

从冰箱中取出所述TMT多肽样品板，利用所述控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到所述自动化移液工作站；

基于所述控制系统读取的样品信息，利用所述自动化移液工作站从所述样品信息中对应的多个样本中分别吸取液体，合并获得混合样本；

利用所述自动化移液工作站从所述TMT多肽样品板中吸取所述混合样本转移到第三耗材，加入标记试剂进行标记；

标记完成后，利用所述自动化移液工作站加入终止标记试剂，终止标记；

将所述第三耗材转移到冻干机进行冻干；

冻干后的样品在所述自动化移液工作站进行复溶，将同一个项目中的所有样本合并成一个项目混合样本；

利用所述离心机对所述第三耗材进行离心，利用所述自动化移液工作站吸取上清；

使用所述高效液相色谱仪和所述馏分收集器对所述上清进行色谱分馏；

再对馏分进行冻干，冻干后得所述TMT馏分，转移到封膜机封膜，转移到所述冰箱保存。

5.根据权利要求1所述的高通量制备方法，其特征在于，所述d）包括：

从冰箱中取出所述DIA多肽样品板，利用所述控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到所述自动化移液工作站；

基于所述控制系统读取的样品信息，利用所述自动化移液工作站，将同一个项目中的所有样本合并成一个混合样本；

利用所述离心机对所述DIA多肽样品板进行离心，利用所述自动化移液工作站取上清；

使用所述高效液相色谱仪和所述馏分收集器对所述上清进行色谱分馏；

再对馏分进行冻干，冻干后得所述DIA馏分，转移到封膜机封膜，转移到所述冰箱保存。

6.根据权利要求1所述的高通量制备方法，其特征在于，所述e）包括：

从冰箱中取出所述TMT馏分或所述DIA馏分，利用所述控制系统进行扫描验证，利用离心机进行瞬时离心后，利用撕膜机撕膜后转移到所述自动化移液工作站；

利用所述自动化移液工作站复溶，合并相同馏分于第四耗材；

利用所述自动化移液工作站对所述第四耗材中的样品进行脱盐；

脱盐后的样品利用冻干机进行冻干；

冻干后的样品在所述自动化移液工作站进行复溶；

利用所述多肽定量试剂盒和所述酶标仪对复溶样品进行定量，并转移至96孔质谱上机板中，获得所述TMT样品或所述DIA样品。

7.根据权利要求1所述的高通量制备方法，其特征在于，所述组学产品还包括代谢组学产品，相应地，所述组学样品还包括液体代谢样品；

所述代谢组学产品的所述实际处理方式包括：

向所述液体代谢样品中加入甲醇，混匀、封膜、离心、取上清，获得所述代谢组学产品。

8.根据权利要求7所述的高通量制备方法，其特征在于，所述代谢组学产品的所述实际处理方式包括：

将所述液体代谢样品放入贴有标签的第五耗材中，放置于所述生产系统中，利用封膜机封膜后获得代谢样品板，放入冰箱保存；

将所述代谢样品板取出，利用所述控制系统进行扫描验证，得到所述代谢样品板的标识信息，确认实际板号与录入板号一致；

将所述代谢样品板利用离心机进行瞬时离心，利用撕膜机撕膜后转移到所述自动化移液工作站；

利用所述自动化移液工作站向所述代谢样品板中加入甲醇，震荡混匀；

利用所述封膜机封膜后，转移至所述离心机对所述代谢样品板进行离心，使蛋白沉淀；

再将离心后的所述代谢样品板利用所述撕膜机撕膜，转移到所述自动化移液工作站，利用所述自动化移液工作站吸取上清到蛋白沉淀过滤板，通过所述自动化移液工作站的正压装置进行过滤，将蛋白去除，过滤后得到所述代谢组学产品。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的高通量制备方法，其特征在于，所述组学样品的转移通过机械臂和/或导轨完成。

10.一种组学产品的高通量制备系统，其特征在于，所述高通量制备系统执行权利要求1至9中任一项所述的高通量制备方法，所述高通量制备系统包括：

用于实现样品制备的功能模块，所述功能模块包括储物模块、移液模块、离心模块、冻干模块、识别模块、封膜撕膜模块和色谱模块；

用于物理连接所述功能模块的串联模块，所述串联模块包括导轨和/或机械臂；和

与所述功能模块和所述串联模块分别电连接的控制模块；

其中，所述储物模块用于对样品进行保存，所述样品包括待制备原料、制备中间体和组学产品；

所述移液模块用于加入、吸取液体，以及所述样品的脱盐和过滤；

所述离心模块用于对所述样品的离心，所述离心包括瞬时离心和高速离心；

所述冻干模块用于对所述样品进行冻干；

所述识别模块用于识别所述样品的标签和标识信息；

所述封膜撕膜模块用于对所述样品的容器进行封膜和撕膜，防止所述样品损失和污染；

所述色谱模块用于对所述样品进行色谱分馏；

所述串联模块用于所述样品在所述功能模块之间的转移；

所述控制模块用于根据所述样品的标识信息，控制所述样品通过所述串联模块在所述功能模块之间转移，并控制所述功能模块处理所述样品，最终获得所述组学产品。

11.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述计算机可读的存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至9任一项中所述的高通量制备方法。

12.一种样本的自动化处理系统，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行权利要求1至9任一项中所述的高通量制备方法。

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