用于样品制备、数据生成和蛋白质冠分析的系统和方法与流程

背景技术：

1、蛋白质组学信息在科学和医学中的大规模实施已经落后于基因组学，这大部分地是因为蛋白质分子本身固有的复杂性，需要复杂的工作流程，这限制了这种分析的可扩展性。本文中公开了用于快速且自动化的样品制备、处理蛋白质组学数据以及鉴定与患病状态相关的关键生物标志物的系统、方法和试剂盒。

技术实现思路

1、本公开内容提供用于蛋白质冠制备和分析的自动化的系统、方法和试剂盒。在一些方面中，本公开内容提供一种用于从复杂生物样品中生成生物分子的子集的自动化装置，所述自动化装置包括：(i)包括多个分区的基底，其中所述多个分区包括多种颗粒；(ii)包括所述复杂生物样品的样品储存单元；以及(iii)至少跨所述基底可移动的加载单元，其中所述加载单元将所述样品储存单元中的一个或多个体积的所述复杂生物样品转移至所述基底上的所述多个分区，从而使所述多个分区中的所述多种颗粒与所述复杂生物样品的生物分子接触而形成生物分子冠，从而生成所述复杂生物样品的生物分子的所述子集，并且其中相对于存在于所述复杂生物样品中的生物分子的动态范围，生物分子的所述子集的动态范围被压缩。在一些实施方案中，所述基底是多孔板。在一些实施方案中，生物分子的所述子集包含来自所述复杂生物样品的在6个数量级浓度范围内的生物分子类型的至少20％至至少60％。在一些实施方案中，生物分子的所述子集包含来自所述复杂生物样品的在6个数量级浓度范围内的蛋白质类型的至少20％至至少60％。在一些实施方案中，所述自动化装置在小于7小时内从复杂生物样品生成生物分子的所述子集。

2、在一些实施方案中，所述自动化装置包括孵育元件，所述孵育元件搅动或加热所述多个分区中所述复杂生物样品的体积内的所述多种颗粒的体积。在一些实施方案中，所述孵育元件被配置为振摇、混合、搅拌、旋转、振动、静止或其任何组合。在一些实施方案中，其中所述孵育元件被配置为将所述基底加热和/或孵育至约20℃至约100℃的温度。

3、在一些实施方案中，所述多个分区至少部分地被覆盖或密封。在一些实施方案中，所述多个分区中的分区被覆盖或密封。在一些实施方案中，所述自动化装置包括添加或移除所述基底上的盖的能力，其中所述盖覆盖所述多个分区中的至少一个分区。

4、在一些实施方案中，所述自动化装置包括包含重悬浮溶液的单元。在一些实施方案中，所述重悬浮溶液包含tris edta 150mm kcl0.05％chaps缓冲剂。在一些实施方案中，所述重悬浮溶液包含10mm tris hcl ph 7.4、1mm edta。

5、在一些实施方案中，所述装置包括包含变性溶液的单元。在一些实施方案中，所述变性溶液包含蛋白酶。在一些实施方案中，所述变性溶液包含还原剂、甲基化剂、胍、脲、脱氧胆酸钠、乙腈或其任何组合。在一些实施方案中，所述变性溶液产生质量小于4600道尔顿的平均肽片段。

6、在一些实施方案中，所述加载单元包括多个移液管。在一些实施方案中，所述加载单元被配置为将10ul至400ul的溶液分配至所述多个分区中的一个或多个分区中。在一些实施方案中，所述加载单元被配置为将5ul至150ul的溶液分配至所述多个分区中的一个或多个分区中。在一些实施方案中，所述加载单元被配置为将35ul至80ul的溶液分配至所述多个分区中的一个或多个分区中。在一些实施方案中，所述溶液选自洗涤溶液、所述重悬浮溶液、所述变性溶液、缓冲剂和试剂。在一些实施方案中，所述加载单元被配置为将10ul至400ul的所述复杂生物样品分配至所述多个分区中的一个或多个分区中。在一些实施方案中，所述加载单元被配置为将5ul至150ul的所述复杂生物样品分配至所述多个分区中的一个或多个分区中。在一些实施方案中，所述加载单元被配置为将35ul至80ul的所述复杂生物样品分配至所述多个分区中的一个或多个分区中。

7、在一些实施方案中，所述复杂生物样品包含来自受试者的生物流体。在一些实施方案中，所述复杂生物样品包括血浆、血清、尿液、脑脊髓液、滑液、泪液、唾液、全血、乳、乳头抽吸物、导管灌洗物、阴道液、鼻液、耳液、胃液、胰液、小梁液、肺灌洗物、汗液、沟液、精液、前列腺液、痰、粪便物、支气管灌洗物、来自拭子的流体、支气管抽吸物、流态化固体、细针抽吸样品、组织匀浆、淋巴液、细胞培养物样品或其任何组合。

8、在一些实施方案中，所述自动化装置进一步包括磁体。在一些实施方案中，所述多种颗粒中的一种或多种颗粒是磁性颗粒，并且所述基底和所述磁体处于邻近，以至一种或多种所述磁性颗粒被固定化在所述基底上。

9、在一些实施方案中，所述自动化装置进一步包括外壳，所述基底和所述加载单元位于所述外壳中，并且所述外壳是至少部分封闭的。

10、在一些实施方案中，经压缩的所述动态范围包括浓度在所述样品中的最丰富的生物分子的6个数量级内的生物分子类型的数量的增高。在一些实施方案中，经压缩的所述动态范围包括浓度在所述样品中的最丰富的生物分子的5个数量级内的生物分子类型的数量的增高。在一些实施方案中，经压缩的所述动态范围包括浓度在所述样品中的最丰富的生物分子的4个数量级内的生物分子类型的数量的增高。在一些实施方案中，经压缩的所述动态范围包括浓度在所述样品中的最丰富的蛋白质的6个数量级内的蛋白质类型的数量的增高。在一些实施方案中，浓度在所述样品中的最浓的生物分子的6个数量级内的生物分子类型的数量的所述增高是至少25％、50％、100％、200％、300％、500％或1000％。在一些实施方案中，经压缩的所述动态范围包括浓度在所述样品中的最丰富的蛋白质的6个数量级内的蛋白质类型的数量的增高。在一些实施方案中，浓度在所述样品中的最丰富的蛋白质的6个数量级内的蛋白质类型的数量的所述增高是至少25％、50％、100％、200％、300％、500％或1000％。

11、在一些实施方案中，所述生物分子冠的生物分子的动态范围是在多种生物分子冠中生物分子的前十分位数与生物分子的末十分位数的第一比率。在一些实施方案中，所述生物分子冠的生物分子的动态范围是第一比率，所述第一比率包括在多种生物分子冠中生物分子的四分位数间距的跨度。

12、在一些实施方案中，所述生成从所述复杂生物样品富集低丰度生物分子。在一些实施方案中，所述低丰度生物分子是在所述复杂生物样品中处于10ng/ml或更小浓度的生物分子。在一些实施方案中，来自所述复杂生物样品的生物分子的所述子集包含蛋白质。

13、在一些实施方案中，所述复杂生物样品的脂质浓度的至多10mg/ml变化导致从所述复杂生物样品生成的生物分子的所述子集中的所述蛋白质的组成的小于10％、5％、2％或1％变化。

14、在一些实施方案中，来自所述多种颗粒中的至少两种颗粒区别在于至少一种物理化学特性。在一些实施方案中，所述至少一种物理化学特性选自：组成、尺寸、表面电荷、疏水性、亲水性、表面官能度、表面形貌、表面曲率、孔隙率、芯材料、壳材料、形状，及其任何组合。在一些实施方案中，所述表面官能度包括氨基丙基官能化、胺官能化、硼酸官能化、羧酸官能化、甲基官能化、n-琥珀酰亚胺基酯官能化、peg官能化、链霉亲和素官能化、甲基醚官能化、三乙氧基丙基氨基硅烷官能化、硫醇官能化、pcp官能化、柠檬酸盐官能化、硫辛酸官能化、bpei官能化。在一些实施方案中，所述多种颗粒中的颗粒选自：胶束、脂质体、铁氧化物颗粒、银颗粒、金颗粒、钯颗粒、量子点、铂颗粒、钛颗粒、二氧化硅颗粒、金属或无机氧化物颗粒、合成的聚合物颗粒、共聚物颗粒、三元共聚物颗粒、具有金属芯的聚合物颗粒、具有金属氧化物芯的聚合物颗粒、聚苯乙烯磺酸盐颗粒、聚氧化乙烯颗粒、聚氧乙烯二醇颗粒、聚乙烯亚胺颗粒、聚乳酸颗粒、聚己内酯颗粒、聚乙醇酸颗粒、聚(丙交酯共乙交酯)聚合物颗粒、纤维素醚聚合物颗粒、聚乙烯吡咯烷酮颗粒、聚乙酸乙烯酯颗粒、聚乙烯吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物颗粒、聚乙烯醇颗粒、丙烯酸酯颗粒、聚丙烯酸颗粒、巴豆酸共聚物颗粒、聚乙烯膦酸酯颗粒、聚亚烷基颗粒、羧基乙烯基聚合物颗粒、藻酸钠颗粒、卡拉胶颗粒、黄原胶颗粒、阿拉伯树胶颗粒、阿拉伯胶颗粒、瓜尔胶颗粒、支链淀粉颗粒、琼脂颗粒、几丁质颗粒、壳聚糖颗粒、果胶颗粒、刺梧桐胶(karaya tum)颗粒、角豆胶颗粒、麦芽糖糊精颗粒、直链淀粉颗粒、玉米淀粉颗粒、土豆淀粉颗粒、稻米淀粉颗粒、木薯淀粉颗粒、豌豆淀粉颗粒、红薯淀粉颗粒、大麦淀粉颗粒、小麦淀粉颗粒、羟丙基化高直链淀粉颗粒、糊精颗粒、果聚糖颗粒、elsinan颗粒、谷蛋白颗粒、胶原蛋白颗粒、乳清蛋白分离物颗粒、酪蛋白颗粒、乳蛋白质颗粒、大豆蛋白质颗粒、角蛋白颗粒、聚乙烯颗粒、聚碳酸酯颗粒、聚酸酐颗粒、聚羟基酸颗粒、聚富马酸丙酯(polypropylfumerate)颗粒、聚己内酯颗粒、聚胺颗粒、聚缩醛颗粒、聚醚颗粒、聚酯颗粒、聚(原酸酯)颗粒、聚氰基丙烯酸酯颗粒、、聚氨酯颗粒、聚磷腈颗粒、聚丙烯酸酯颗粒、聚甲基丙烯酸酯颗粒、聚氰基丙烯酸酯颗粒、聚脲颗粒、聚胺颗粒、聚苯乙烯颗粒、聚(赖氨酸)颗粒、壳聚糖颗粒、葡聚糖颗粒、聚(丙烯酰胺)颗粒、衍生的聚(丙烯酰胺)颗粒、明胶颗粒、淀粉颗粒、壳聚糖颗粒、葡聚糖颗粒、明胶颗粒、淀粉颗粒、聚β-氨基酯颗粒、聚(酰胺基胺)颗粒、聚乳酸共羟基乙酸颗粒、聚酸酐颗粒、生物可还原性聚合物颗粒、和2-(3-氨基丙基氨基)乙醇颗粒、及其任何组合。在一些实施方案中，所述多种颗粒中的一种或多种颗粒在与所述复杂生物样品接触时吸附至少100种类型的蛋白质。在一些实施方案中，所述多种颗粒包括至少2种不同的颗粒类型、至少3种不同的颗粒类型、至少4种不同的颗粒类型、至少5种不同的颗粒类型、至少6种不同的颗粒类型、至少7种不同的颗粒类型、至少8种不同的颗粒类型、至少9种不同的颗粒类型、至少10种不同的颗粒类型、至少11种不同的颗粒类型、至少12种不同的颗粒类型、至少13种不同的颗粒类型、至少14种不同的颗粒类型、至少15种不同的颗粒类型、至少20种不同的颗粒类型、至少25种颗粒类型、或者至少30种不同的颗粒类型。

15、在一些实施方案中，所述生物分子冠的生物分子包括多个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括1至20,000个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括100至10,000个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括100至5000个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括300至2,200个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括1,200至2,200个蛋白质群组。

16、在一些实施方案中，所述多个分区中的至少两个分区包含不同的缓冲剂。在一些实施方案中，所述不同的缓冲剂区别在于ph、盐度、克分子渗透压浓度(osmolarity)、粘度、介电常数或其任何组合。在一些实施方案中，所述多个分区中的至少两个分区包含不同比率的缓冲剂与复杂生物样品。在一些实施方案中，所述多个分区中的一个或多个分区包含1pm至100nm纳米颗粒。在一些实施方案中，所述多个分区中的至少两个分区包含不同浓度的纳米颗粒。

17、在一些实施方案中，所述自动化装置进一步包括纯化单元。在一些实施方案中，所述纯化单元包括固相萃取(spe)板。

18、本公开内容的各种方面提供一种自动化系统，其包括：(i)自动化装置，所述自动化装置被配置为从生物样品中分离生物分子的子集；(ii)质谱仪，所述质谱仪被配置为接收生物分子的所述子集并且生成包括质谱信号或串联质谱信号的数据；以及(iii)计算机，包括一个或多个计算机处理器的计算机以及包括机器可执行代码的计算机可读介质，所述机器可执行代码当由所述一个或多个计算机处理器执行时实施一种方法，所述方法包括：生成生物分子指纹并且基于所述生物分子指纹而确定生物状态。

19、在一些实施方案中，所述生物分子指纹包括多种不同生物分子冠签名。在一些实施方案中，所述生物分子指纹包括至少5、10、20、40或者80、150或200种不同生物分子冠签名。在一些实施方案中，所述计算机被配置为处理所述数据，所述数据包括多种不同生物分子冠签名中的质谱信号或串联质谱信号的强度、apex、光谱计数或肽的数量或离子迁移行为。在一些实施方案中，所述计算机被配置为处理来自多种不同生物分子冠签名中的100至2000个质谱信号或串联质谱信号的数据。在一些实施方案中，所述计算机被配置为处理包括多种不同生物分子冠签名中的10,000至5,000,000个质谱信号或串联质谱信号的强度的数据。在一些实施方案中，所述生物分子指纹由来自单个质谱或串联质谱运行的数据生成。在一些实施方案中，所述单个质谱或串联质谱运行小于一小时。在一些实施方案中，所述计算机被配置为基于质谱信号或串联质谱信号和/或离子迁移和色谱行为而鉴定生物分子或者表征未鉴定的分子特征，并且其中所述计算机提供至少95％的确定性阈值来鉴定特征或表征未鉴定的特征。在一些实施方案中，所述自动化系统被配置为在小于约10小时内从所述复杂生物样品生成所述生物分子指纹。在一些实施方案中，所述确定包括将在所述复杂生物样品中浓度跨度至少7至至少12个数量级的两种生物分子的丰度进行比较。

20、在一些实施方案中，所述计算机能够辨别与差异小于10％、5％、2％或1％的生物分子指纹相关的两种或更多种生物状态。在一些实施方案中，所述生物状态是疾病、病症或组织异常。在一些实施方案中，所述疾病是早期或中期疾病状态。在一些实施方案中，所述疾病是癌症。在一些实施方案中，所述癌症是0期癌症或1期癌症。在一些实施方案中，所述癌症选自：肺癌、胰腺癌、骨髓瘤、髓系白血病、脑膜瘤、胶质母细胞瘤、乳癌、食管鳞状细胞癌、胃腺癌、前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌、甲状腺癌、神经内分泌癌、结肠癌、卵巢癌、头颈癌、霍奇金氏病、非霍奇金氏淋巴瘤、直肠癌、泌尿器官癌、子宫癌、口腔癌、皮肤癌、胃癌、脑瘤、肝癌、喉癌、食管癌、乳房肿瘤、纤维肉瘤、粘液肉瘤、脂肪肉瘤、软骨肉瘤、成骨肉瘤、脊索瘤、血管肉瘤、内皮肉瘤、尤文肉瘤、鳞状细胞癌、基底细胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳头状癌、乳头状腺癌、囊腺癌、髓样癌、支气管癌、肾细胞癌、肝细胞癌、胆管癌、绒毛膜癌、精原细胞瘤、胚胎癌、维尔姆斯瘤、宫颈癌、睾丸瘤、子宫内膜癌、肺癌、小细胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、胶质母细胞瘤、神经瘤(neuronoma)、颅咽管瘤(craniopharingioma)、神经鞘瘤、胶质瘤、星形细胞瘤、脑膜瘤、黑色素瘤、神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、白血病和淋巴瘤、急性淋巴细胞白血病和急性髓细胞性真性红细胞增多症、多发性骨髓瘤、waldenstrom巨球蛋白血症和重链病、急性非淋巴细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病、慢性髓性白血病、非儿童型(childhood-null)急性淋巴样白血病(all)、胸腺all、b细胞all、急性巨核细胞白血病、伯基特淋巴瘤和t细胞白血病、小细胞非癌和大细胞非小细胞肺癌(small and large non-small cell lung carcinoma)、急性粒细胞白血病、生殖细胞肿瘤、子宫内膜癌、胃癌、毛细胞白血病、甲状腺癌以及本领域已知的其他癌症。在一些实施方案中，所述生物状态是病前状态。

21、本公开内容的各种方面提供一种辨别复杂生物样品的生物状态的方法，所述方法包括：将所述复杂生物样品提供至自动化装置以生成生物分子的子集；测定生物分子的所述子集以生成生物分子指纹；以及利用所述生物分子指纹来辨别所述复杂生物样品的生物状态。

22、在一些实施方案中，所述生物分子指纹包括蛋白质。在一些实施方案中，来自所述复杂生物样品的生物分子的所述子集包括与所述复杂生物样品相比清蛋白与非清蛋白肽的较低比率。在一些实施方案中，生物分子的所述子集包含在所述复杂生物样品中浓度范围跨至少6至至少12个数量级的生物分子。在一些实施方案中，生物分子的所述子集包含在所述复杂生物样品中浓度范围跨至少6至至少12个数量级的蛋白质。在一些实施方案中，所述生物分子指纹包括1至74,000个蛋白质群组。

23、在一些实施方案中，所述测定包括解吸来自所述多种生物分子冠中的生物分子冠的多种生物分子。在一些实施方案中，所述测定包括化学修饰来自经解吸的所述多种生物分子中的生物分子。在一些实施方案中，所述测定包括使来自经解吸的所述多种生物分子中的生物分子碎裂。在一些实施方案中，所述碎裂包括蛋白酶消化。在一些实施方案中，所述碎裂包括化学肽切割。

24、在一些实施方案中，所述测定包括收集经解吸的所述多种生物分子。在一些实施方案中，所述测定包括纯化收集的经解吸的所述多种生物分子。在一些实施方案中，所述纯化包括固相萃取。在一些实施方案中，所述纯化从收集的经解吸的所述多种生物分子消耗非蛋白质生物分子。在一些实施方案中，所述测定包括弃去经解吸的所述多种生物分子。在一些实施方案中，所述测定包括从所述多种生物分子冠中的生物分子冠解吸第一子集生物分子和第二子集生物分子，分析来自所述第一子集生物分子中的生物分子，以及分析来自第二子集生物分子中的生物分子。

25、在一些实施方案中，所述测定包括利用质谱法、串联质谱法、质谱流式细胞术、质谱流式细胞术、电位分析法、荧光测定法、吸收光谱法、拉曼光谱法、色谱法、电泳、免疫组织化学法、pcr、下一代测序(ngs)或其任何组合来分析来自所述多种生物分子冠中的生物分子冠。在一些实施方案中，所述测定包括质谱法或串联质谱法。在一些实施方案中，所述测定包括鉴定来自生物分子的所述子集中的蛋白质的构象状态。在一些实施方案中，所述测定包括鉴定来自生物分子的所述子集中的蛋白质上的翻译后修饰。在一些实施方案中，所述辨别包括比较来自生物分子的所述子集中的至少200至至少1000种生物分子的相对丰度。在一些实施方案中，所述测定鉴定在所述复杂生物样品中浓度小于10ng/ml的生物分子。

26、本公开内容的各种方面提供用于从复杂生物样品生成生物分子的子集的自动化装置，所述自动化装置包括：多种颗粒和所述复杂生物样品，其中所述自动化装置被配置为通过使所述多种颗粒与所述复杂生物样品接触以形成包括生物分子的所述子集的多种生物分子冠而生成生物分子的所述子集，并且其中相对于存在于所述复杂生物样品中的生物分子的动态范围，生物分子的所述子集的动态范围被压缩。在一些实施方案中，所述自动化装置包括基底。在一些实施方案中，所述基底包括多孔板。在一些实施方案中，所述基底是多孔板。在一些实施方案中，所述自动化装置在小于7小时内从复杂生物样品生成生物分子的所述子集。

27、在一些实施方案中，所述自动化装置包括孵育元件。在一些实施方案中，所述孵育元件被配置为将所述多种颗粒和所述复杂生物样品加热和/或孵育至4℃至40℃的温度。

28、在一些实施方案中，所述自动化装置包括至少一种溶液，所述至少一种溶液选自洗涤溶液、重悬浮溶液、变性溶液、缓冲剂和试剂。在一些实施方案中，所述重悬浮溶液包含tris edta缓冲剂、磷酸盐缓冲剂和/或水。在一些实施方案中，所述变性溶液包含蛋白酶。在一些实施方案中，所述变性溶液包含能够进行肽切割的小分子。

29、在一些实施方案中，所述自动化装置包括加载单元，所述加载单元包括多个移液管。在一些实施方案中，所述多个移液管中的每个移液管被配置为分配约5ul–150ul的所述溶液、所述复杂生物样品和/或所述多种颗粒。在一些实施方案中，所述复杂生物样品包括血浆、血清、尿液、脑脊髓液、滑液、泪液、唾液、全血、乳、乳头抽吸物、导管灌洗物、阴道液、鼻液、耳液、胃液、胰液、小梁液、肺灌洗物、汗液、沟液、精液、前列腺液、痰、粪便物、支气管灌洗物、来自拭子的流体、支气管抽吸物、流态化固体、细针抽吸样品、组织匀浆、淋巴液、细胞培养物样品或其任何组合。在一些实施方案中，所述自动化装置包括磁体。在一些实施方案中，所述自动化装置包括过滤器。

30、在一些实施方案中，经压缩的所述动态范围包括浓度在所述样品中的最丰富的生物分子的4至6个数量级内的生物分子类型的数量的增高。在一些实施方案中，所述生物分子类型包括蛋白质。在一些实施方案中，所述生物分子冠的生物分子的动态范围是在所述多种生物分子冠中生物分子的前十分位数与生物分子的末十分位数的第一比率。在一些实施方案中，所述生成从所述复杂生物样品富集低丰度生物分子。在一些实施方案中，所述低丰度生物分子是在所述复杂生物样品中处于10ng/ml或更小浓度的生物分子。

31、在一些实施方案中，来自所述多种颗粒中的至少两种颗粒区别在于至少一种物理化学特性。在一些实施方案中，所述至少一种物理化学特性选自：组成、尺寸、表面电荷、疏水性、亲水性、表面官能度、表面形貌、表面曲率、孔隙率、芯材料、壳材料、形状、及其任何组合。在一些实施方案中，来自所述多种颗粒中的颗粒选自：胶束、脂质体、铁氧化物颗粒、银颗粒、金颗粒、钯颗粒、量子点、铂颗粒、钛颗粒、二氧化硅颗粒、金属或无机氧化物颗粒、合成的聚合物颗粒、共聚物颗粒、三元共聚物颗粒、具有金属芯的聚合物颗粒、具有金属氧化物芯的聚合物颗粒、聚苯乙烯磺酸盐颗粒、聚氧化乙烯颗粒、聚氧乙烯二醇颗粒、聚乙烯亚胺颗粒、聚乳酸颗粒、聚己内酯颗粒、聚乙醇酸颗粒、聚(丙交酯共乙交酯)聚合物颗粒、纤维素醚聚合物颗粒、聚乙烯吡咯烷酮颗粒、聚乙酸乙烯酯颗粒、聚乙烯吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物颗粒、聚乙烯醇颗粒、丙烯酸酯颗粒、聚丙烯酸颗粒、巴豆酸共聚物颗粒、聚乙烯膦酸酯颗粒、聚亚烷基颗粒、羧基乙烯基聚合物颗粒、藻酸钠颗粒、卡拉胶颗粒、黄原胶颗粒、阿拉伯树胶颗粒、阿拉伯胶颗粒、瓜尔胶颗粒、支链淀粉颗粒、琼脂颗粒、几丁质颗粒、壳聚糖颗粒、果胶颗粒、刺梧桐胶颗粒、角豆胶颗粒、麦芽糖糊精颗粒、直链淀粉颗粒、玉米淀粉颗粒、土豆淀粉颗粒、稻米淀粉颗粒、木薯淀粉颗粒、豌豆淀粉颗粒、红薯淀粉颗粒、大麦淀粉颗粒、小麦淀粉颗粒、羟丙基化高直链淀粉颗粒、糊精颗粒、果聚糖颗粒、elsinan颗粒、谷蛋白颗粒、胶原蛋白颗粒、乳清蛋白分离物颗粒、酪蛋白颗粒、乳蛋白质颗粒、大豆蛋白质颗粒、角蛋白颗粒、聚乙烯颗粒、聚碳酸酯颗粒、聚酸酐颗粒、聚羟基酸颗粒、聚富马酸丙酯颗粒、聚己内酯颗粒、聚胺颗粒、聚缩醛颗粒、聚醚颗粒、聚酯颗粒、聚(原酸酯)颗粒、聚氰基丙烯酸酯颗粒、、聚氨酯颗粒、聚磷腈颗粒、聚丙烯酸酯颗粒、聚甲基丙烯酸酯颗粒、聚氰基丙烯酸酯颗粒、聚脲颗粒、聚胺颗粒、聚苯乙烯颗粒、聚(赖氨酸)颗粒、壳聚糖颗粒、葡聚糖颗粒、聚(丙烯酰胺)颗粒、衍生的聚(丙烯酰胺)颗粒、明胶颗粒、淀粉颗粒、壳聚糖颗粒、葡聚糖颗粒、明胶颗粒、淀粉颗粒、聚β-氨基酯颗粒、聚(酰胺基胺)颗粒、聚乳酸共羟基乙酸颗粒、聚酸酐颗粒、生物可还原性聚合物颗粒、和2-(3-氨基丙基氨基)乙醇颗粒、及其任何组合。

32、在一些实施方案中，所述生物分子冠的生物分子包括多个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括1至20,000个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括100至10,000个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括100至5000个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括300至2,200个蛋白质群组。在一些实施方案中，所述多个蛋白质群组包括1,200至2,200个蛋白质群组。

33、在一些实施方案中，所述自动化装置包括纯化单元。在一些实施方案中，所述纯化单元包括固相萃取(spe)板。

34、本公开内容的各种方面提供用于从复杂生物样品生成生物分子的子集的方法，所述方法包括：将所述复杂生物样品提供至自动化装置，其中所述自动化装置使所述复杂生物样品与多种颗粒接触以生成生物分子冠，其中所述自动化装置处理所述生物分子冠以生成生物分子的所述子集，并且其中相对于存在于所述复杂生物样品中的生物分子的动态范围，生物分子的所述子集的动态范围被压缩。

35、在一些实施方案中，所述方法包括测定生物分子的所述子集以生成生物分子指纹。在一些实施方案中，所述测定鉴定在所述复杂生物样品中浓度小于10ng/ml的生物分子。在一些实施方案中，所述测定包括利用质谱法、串联质谱法、质谱流式细胞术、质谱流式细胞术、电位分析法、荧光测定法、吸收光谱法、拉曼光谱法、色谱法、电泳、免疫组织化学法或其任何组合来分析生物分子冠。在一些实施方案中，所述测定包括质谱法或串联质谱法。

36、在一些实施方案中，所述方法包括利用所述生物分子指纹来辨别所述复杂生物样品的生物状态。在一些实施方案中，所述生物分子指纹包括多种不同生物分子冠签名。在一些实施方案中，所述生物分子指纹包括至少5、10、20、40或80、150或200种不同生物分子冠签名。在一些实施方案中，所述生物状态是疾病、病症或组织异常。在一些实施方案中，所述疾病是早期或中期疾病状态。在一些实施方案中，所述疾病是癌症。在一些实施方案中，所述癌症是0期癌症或1期癌症。在一些实施方案中，所述癌症选自：肺癌、胰腺癌、骨髓瘤、髓系白血病、脑膜瘤、胶质母细胞瘤、乳癌、食管鳞状细胞癌、胃腺癌、前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌、甲状腺癌、神经内分泌癌、结肠癌、卵巢癌、头颈癌、霍奇金氏病、非霍奇金氏淋巴瘤、直肠癌、泌尿器官癌、子宫癌、口腔癌、皮肤癌、胃癌、脑瘤、肝癌、喉癌、食管癌、乳房肿瘤、纤维肉瘤、粘液肉瘤、脂肪肉瘤、软骨肉瘤、成骨肉瘤、脊索瘤、血管肉瘤、内皮肉瘤、尤文肉瘤、鳞状细胞癌、基底细胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳头状癌、乳头状腺癌、囊腺癌、髓样癌、支气管癌、肾细胞癌、肝细胞癌、胆管癌、绒毛膜癌、精原细胞瘤、胚胎癌、维尔姆斯瘤、宫颈癌、睾丸瘤、子宫内膜癌、肺癌、小细胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、胶质母细胞瘤、神经瘤、颅咽管瘤、神经鞘瘤、胶质瘤、星形细胞瘤、脑膜瘤、黑色素瘤、神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、白血病和淋巴瘤、急性淋巴细胞白血病和急性髓细胞性真性红细胞增多症、多发性骨髓瘤、waldenstrom巨球蛋白血症和重链病、急性非淋巴细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病、慢性髓性白血病、非儿童型急性淋巴样白血病(all)、胸腺all、b细胞all、急性巨核细胞白血病、伯基特淋巴瘤和t细胞白血病、小细胞肺癌和大细胞非小细胞肺癌、急性粒细胞白血病、生殖细胞肿瘤、子宫内膜癌、胃癌、毛细胞白血病或甲状腺癌。在一些实施方案中，所述生物状态是病前状态。

37、本公开内容的各种方面提供用于鉴定生物样品中的蛋白质的自动化装置，所述自动化装置包括：样品制备单元；包括多个通道的基底；多个移液管；多种溶液、多种纳米颗粒，并且其中所述自动化装置被配置为形成蛋白质冠并且消化所述蛋白质冠。

38、本公开内容的各种方面提供用于鉴定生物样品中的蛋白质的自动化装置，所述自动化装置包括：样品制备单元；包括多个通道的基底；多个移液管；多种溶液、多种纳米颗粒，其中所述自动化装置被配置为形成蛋白质冠并且消化所述蛋白质冠，并且其中所述溶液中的至少一种是te 150mm kcl 0.05％chaps缓冲剂。

39、在一些方面中，所述样品制备单元被配置为利用所述多个移液管将所述多种纳米颗粒添加至所述基底。在一些方面中，所述样品制备单元被配置为利用所述多个移液管将所述生物样品添加至所述基底。在一些方面中，所述样品制备单元被配置为孵育所述多种纳米颗粒和所述生物样品以形成所述蛋白质冠。在一些方面中，所述样品制备单元被配置为从上清液中分离所述蛋白质冠以形成蛋白质冠团粒。在一些方面中，所述样品制备单元被配置为将所述蛋白质冠团粒用te 150mm kcl 0.05％chaps缓冲剂复原。

40、在一些方面中，所述自动化装置包括磁性源。在一些方面中，所述自动化装置被配置用于所述蛋白质冠的bca、凝胶或胰蛋白酶消化。在一些方面中，所述自动化装置是封闭的。在一些方面中，所述自动化装置在使用之前被灭菌。在一些方面中，所述自动化装置被配置为质谱法。在一些方面中，所述自动化装置是温度受控的。

41、本公开内容的各种方面提供一种鉴定生物样品中的蛋白质的方法，所述方法包括：将所述生物样品添加至自动化装置；由所述自动化装置生成蛋白质组学数据；以及量化所述蛋白质组学数据。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中将多种纳米颗粒与所述生物样品一起孵育以形成蛋白质冠。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中从上清液中分离所述蛋白质冠。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中消化所述蛋白质冠以形成经消化的样品。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中洗涤所述经消化的样品。在一些实施方案中，量化所述蛋白质组学数据包括将所述蛋白质组学数据提供至质谱分析。在一些实施方案中，所述生物样品是生物流体。在一些实施方案中，所述生物流体是血清或血浆。

42、在一些方面中，本公开内容提供一种自动化系统，所述自动化系统包括在利用具有物理化学特性不同的表面的多种颗粒辨别复杂生物样品的状态方面具有差异化功能的单元的网络，其中：第一单元包括用于在所述系统内的单元之间转移流体的多通道流体转移设备；第二单元包括用于储存多种生物样品的支撑件；第三单元包括用于具有分区的传感器阵列板的支撑件，所述分区包含所述多种颗粒，所述多种颗粒具有物理化学特性不同的表面以便与所述复杂生物样品内的分析物群结合；第四单元包括用于储存多种试剂的支撑件；第五单元包括用于储存要处置的试剂的支撑件；第六单元包括用于储存由所述多通道流体转移设备使用的消耗品的支撑件；并且其中所述系统被编程为执行一系列步骤，所述步骤包括：使所述复杂生物样品与所述传感器阵列的指定分区接触；将所述复杂生物样品与被包含在所述传感器阵列板的所述分区内的所述多种颗粒一起孵育；从分区中移除除了所述多种颗粒以及与颗粒相互作用的分析物群之外的所有组分；以及制备用于质谱法的样品。

43、在一些实施方案中，所述第一单元包括一定程度的移动性以至能够接近所述系统内的所有其他单元。在一些实施方案中，所述第一单元包括执行移液功能的能力。

44、在一些实施方案中，所述第二单元和/或所述第三单元的所述支撑件包括用于单板、6孔板、12孔板、96孔板或微型管支架的支撑件。在一些实施方案中，所述第二单元和/或单元包括能够调节所述支撑件和样品的温度的热单元。在一些实施方案中，所述第二单元和/或所述第三单元包括能够物理地搅动和/或混合样品的旋转单元。

45、在一些实施方案中，具有物理化学特性不同的表面以供与所述复杂生物样品内的分析物群结合的所述多种颗粒被固定于所述传感器阵列的分区内的表面。在一些实施方案中，所述多种颗粒包括具有不同物理化学特性以供与所述复杂生物样品内的分析物群结合的多种磁性纳米颗粒。在一些实施方案中，所述系统包括步骤，其中所述传感器阵列板被转移至附加的第七单元并且被孵育额外的时间量，所述第七单元包括经磁化的支撑件以及能够调节所述支撑件和样品的温度的热单元。

46、在一些实施方案中，所述第四单元包括试剂组用于：产生所述传感器阵列板；洗涤未被结合的样品；和/或制备用于质谱法的样品。在一些实施方案中，使所述生物样品与所述传感器阵列的指定分区接触包括将指定体积的所述生物样品移液至所述传感器阵列的所述指定分区中。在一些实施方案中，使所述生物样品与所述传感器阵列的指定分区接触包括将与溶液中的多种颗粒比所述生物样品的比率1:1、1:2:1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:15或1:20对应的体积移液。

47、在一些实施方案中，使所述生物样品与所述传感器阵列的指定分区接触包括将至少10微升、至少50微升、至少100微升、至少250微升、至少500微升或至少1000微升体积的所述生物样品移液至所述传感器阵列的所述指定分区中。

48、在一些实施方案中，将所述生物样品与被包含在所述传感器阵列板的所述分区内的所述多种颗粒一起孵育包括至少约10秒、至少约15秒、至少约20秒、至少约25秒、至少约30秒、至少约40秒、至少约50秒、至少约60秒、至少约90秒、至少约2分钟、至少约3分钟、至少约4分钟、至少约5分钟、至少约6分钟、至少约7分钟、至少约8分钟、至少约9分钟、至少约10分钟、至少约15分钟、至少约20分钟、至少约25分钟、至少约30分钟、至少约45分钟、至少约50分钟、至少约60分钟、至少约90分钟、至少约2小时、至少约3小时、至少约4小时、至少约5小时、至少约6小时、至少约7小时、至少约8小时、至少约9小时、至少约10小时、至少约12小时、至少约14小时、至少约15小时、至少约16小时、至少约17小时、至少约18小时、至少约19小时、至少约20小时或至少约24小时的孵育时间。

49、在一些实施方案中，将所述生物样品与被包含在基底的分区内的多种颗粒一起孵育包括约4℃至约40℃的孵育温度。将所述生物样品与被包含在基底的分区内的多种颗粒一起孵育可以包括约4℃至约37℃的孵育温度。将所述生物样品与被包含在基底的分区内的多种颗粒一起孵育可以包括约4℃至约100℃的孵育温度。

50、在一些实施方案中，从分区中移除除了所述多种颗粒以及与颗粒相互作用的分析物群之外的所有组分包括一系列洗涤步骤。

51、在一些实施方案中，所述第二单元可以促进用于质谱法的样品转移至质谱单元。

52、在一些方面中，本公开内容提供一种鉴定生物样品中的蛋白质的自动化装置，所述自动化装置包括：样品制备单元；包括多个通道的基底；多个移液管；多种溶液、多种纳米颗粒，并且其中所述自动化装置被配置为形成蛋白质冠并且消化所述蛋白质冠。

53、在一些方面中，本公开内容提供一种鉴定生物样品中的蛋白质的自动化装置，所述自动化装置包括：样品制备单元；包括多个通道的基底；多个移液管；多种溶液、多种纳米颗粒，其中所述自动化装置被配置为形成蛋白质冠并且消化所述蛋白质冠，并且其中所述溶液中的至少一种是te 150mm kcl 0.05％chaps缓冲剂。

54、在一些实施方案中，所述样品制备单元被配置为利用所述多个移液管将所述多种纳米颗粒添加至所述基底。在一些实施方案中，所述样品制备单元被配置为利用所述多个移液管将所述生物样品添加至所述基底。在一些实施方案中，所述样品制备单元被配置为孵育所述多种纳米颗粒和所述生物样品以形成所述蛋白质冠。

55、在一些实施方案中，所述样品制备单元被配置为从上清液中分离所述蛋白质冠以形成蛋白质冠团粒。在一些实施方案中，所述样品制备单元被配置为将所述蛋白质冠团粒用te 150mm kcl 0.05％chaps缓冲剂复原。

56、在一些实施方案中，所述自动化装置进一步包括磁性源。在一些实施方案中，所述自动化装置被配置用于所述蛋白质冠的bca、凝胶或胰蛋白酶消化。

57、在一些实施方案中，所述自动化装置是封闭的。在一些实施方案中，所述自动化装置在使用之前被灭菌。在一些实施方案中，所述自动化装置被配置为质谱法。在一些实施方案中，所述自动化装置是温度受控的。

58、在一些方面中，本公开内容提供一种鉴定生物样品中的蛋白质的方法，所述方法包括：将所述生物样品添加至本文公开的自动化装置；由所述自动化装置生成蛋白质组学数据；以及量化所述蛋白质组学数据。

59、在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中将多种纳米颗粒与所述生物样品一起孵育以形成蛋白质冠。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中从上清液中分离所述蛋白质冠。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中消化所述蛋白质冠以形成经消化的样品。

60、在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述自动化装置中洗涤所述经消化的样品。在一些实施方案中，量化所述蛋白质组学数据包括将所述蛋白质组学数据提供至质谱分析。

61、在一些实施方案中，所述生物样品是生物流体。在一些实施方案中，所述生物流体是血清或血浆。

62、本公开内容的另一方面提供一种包括机器可执行代码的非暂时性计算机可读介质，所述机器可执行代码当由一个或多个计算机处理器执行时实施本文中上文或其他部分的任何方法。

63、本公开内容的另一方面提供一种系统，所述系统包括一个或多个计算机处理器以及与其耦接的计算机存储器。所述计算机存储器包括机器可执行代码，所述机器可执行代码当由所述一个或多个计算机处理器执行时实施本文中上文或其他部分的任何方法。

64、通过以下在其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方案的详细描述，本公开内容的其他方面和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。将会认识到，本公开内容能够具有其他不同的实施方案，并且其若干细节能够在各个明显的方面进行修改，所有这些都不偏离本公开内容。因此，附图和说明书在本质上将被认为是说明性而非限制性的。

65、通过引用并入

66、本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请都以相同的程度通过引用并入本文，就如同每个单独的出版物、专利或专利申请被明确地并单独地指出通过引用的方式并入一样。