深度学习通过构建多层神经网络结构，具备从复杂数据中自动学习特征的能力，已广泛应用于图像识别、自然语言处理、生物信息等领域。近年来，越来越多研究将其引入肽段序列的分析，从从头测序（de novo sequencing）到功能预测（peptide function prediction），甚至抗原表位识别、MHC结合亲和力预测，均展现出优于传统算法的性能。本文将全面介绍深度学习在肽序列分析中的核心技术路线、关键模型及代表应用。

一、为什么选择深度学习处理肽段序列？

传统的肽段识别和功能预测主要依赖规则式算法或手工特征提取方法，如SVM、HMM、打分矩阵等。这些方法虽已成熟，但在处理海量、高维、嘈杂的质谱数据时存在局限：

• 特征设计依赖先验知识；
• 难以捕捉上下文依赖与长距离序列信息；
• 对非标准修饰或新型序列缺乏泛化能力。

相比之下，深度学习模型可通过端到端训练，自动从原始数据中学习模式，更适用于肽段多样性高、数据分布复杂的分析任务。

二、主要模型架构与应用任务

1、CNN：卷积神经网络

用于从肽序列中学习局部模式，常用于MHC结合预测、抗菌肽识别等任务。优势：训练快、适合小窗口结构特征提取。

2、RNN/LSTM：递归神经网络与长短时记忆网络

擅长捕捉序列中的上下文依赖关系，广泛用于从头测序与序列生成。典型模型：DeepNovo，通过LSTM架构结合谱图与序列信息，实现肽段级别从头测序。

3、Transformer：基于注意力机制的模型

近年来最具变革性的结构，具备并行计算能力与长程依赖捕捉能力，成为蛋白质序列建模新主流。 应用模型：AlphaPeptDeep：整合Transformer架构对MS/MS谱图进行解读，显著提高预测准确率；ProGen2：用于生成类天然肽段序列，推动设计型蛋白开发。

4、多模态模型

结合质谱数据（图像/谱图）与序列数据（文本）进行联合学习，实现肽段识别、结构预测、功能注释一体化。

三、深度学习驱动下的核心应用方向

1、从头肽段测序（De novo sequencing）

传统算法受限于碎片图复杂性与打分策略，往往无法准确识别中长肽段或修饰位点。深度学习模型（如DeepNovo、pDeep）通过端到端训练，在准确率、召回率、处理速度方面全面超越传统方法。在百泰派克生物科技，我们已将DeepNovo2与自研轻量级Transformer模型集成至从头测序流程中，提升肽段预测准确性10%以上，广泛用于抗体测序与未知蛋白解析项目。

2、抗菌肽与功能肽筛选

基于深度学习的预测工具如AMPScanner、AI4AMP等可快速识别潜在的抗菌肽、抗病毒肽、免疫调节肽等生物活性肽，极大缩短实验筛选周期，推动新型肽药物开发。

3、MHC-I/II结合预测与T细胞表位预测

深度学习模型（如NetMHCpan、MHCflurry 2.0、TransPHLA）在预测肽段与MHC分子结合亲和力方面已达准实验精度，正逐步应用于个体化癌症疫苗与肿瘤新抗原筛选。

百泰派克生物科技“AI赋能蛋白质组”战略

• 集成深度学习模型于从头测序、抗体序列重建、修饰肽预测等业务流程；
• 建立基于Transformer的肽段多任务学习平台，支持多功能预测与候选筛选；
• 联合客户共建“数据—模型—验证”闭环，提高预测结果的实验可验证性。

从序列识别到功能预测，从结构建模到药物筛选，深度学习正以前所未有的速度重塑蛋白质组学的研究与应用格局。对于科研人员而言，掌握AI工具，将成为下一阶段生物信息研究的“必修课”。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

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