基于质谱分析的代谢组学研究进展_任向楠
质谱技术在单细胞代谢组学中的应用
质谱技术在单细胞代谢组学中的应用目录一、内容概述 (2)二、质谱技术概述 (3)1. 质谱技术基本原理 (4)2. 质谱技术分类及应用领域 (5)三、单细胞代谢组学简介 (7)1. 单细胞代谢组学概念 (8)2. 单细胞代谢组学研究意义 (8)四、质谱技术在单细胞代谢组学中的应用 (10)1. 代谢物鉴定与定量分析 (11)（1）代谢物种类识别 (12)（2）代谢物浓度测定 (13)2. 细胞代谢途径研究 (14)（1）代谢途径解析 (15)（2）关键酶及调控机制研究 (16)3. 单细胞代谢异质性研究 (17)（1）单细胞水平代谢差异分析 (19)（2）细胞群体代谢动态变化监测 (20)五、质谱技术在单细胞代谢组学中的技术优势与挑战 (21)1. 技术优势 (22)（1）高分辨率、高灵敏度检测 (23)（2）非靶向、靶向代谢组学分析 (24)（3）多维、多参数数据分析 (25)2. 技术挑战 (27)（1）样品处理及实验条件优化 (27)（2）数据解析与生物信息学分析 (28)（3）技术整合与跨学科合作 (30)六、前景展望及发展趋势 (31)1. 技术创新与发展方向 (32)2. 在生物医学领域的应用前景 (33)3. 对未来单细胞代谢组学研究的启示 (34)七、结论 (35)一、内容概述质谱技术作为一种重要的分析手段，在生物学研究领域中发挥着不可替代的作用。
随着单细胞研究的兴起，质谱技术在单细胞代谢组学中的应用逐渐受到广泛关注。
本段落将概述单细胞代谢组学的研究背景、质谱技术的原理及其在单细胞代谢组学中的应用现状。
单细胞代谢组学是研究单个细胞代谢物组成及其变化的科学，其重要性在于能够揭示细胞间异质性和细胞内代谢过程的详细信息。
传统的代谢组学方法往往针对大量细胞进行研究，难以揭示单个细胞的代谢特征。
而质谱技术以其高灵敏度、高分辨率的特点，成为单细胞代谢组学研究的重要工具。
质谱技术通过测量离子的质量和电荷来识别化合物，具有极高的检测精度和灵敏度。
基于核磁-质谱稳定同位素分辨的代谢组学及肿瘤代谢应用
基于核磁-质谱稳定同位素分辨的代谢组学及肿瘤代谢应用1.引言1.1 概述在代谢组学研究领域，核磁-质谱稳定同位素分辨技术已经成为一种重要的分析方法。
基于核磁共振和质谱技术的结合，该技术能够在代谢水平上提供全面和准确的信息，进一步揭示生物体内代谢网络的变化与调控机制。
代谢组学通过分析细胞或组织中代谢产物的整体组成和相对含量，可以获得关于生物体内代谢物组成和变化的全貌，有助于了解生物体在不同状态下的代谢特征和相互作用。
肿瘤代谢学研究是代谢组学的一个热点领域。
肿瘤细胞的代谢特征与正常细胞不同，具有高度依赖糖酵解和异常的脂肪酸代谢等特点。
通过分析肿瘤细胞的代谢变化，可以揭示肿瘤的发生机制、进展过程以及治疗反应，为肿瘤的早期诊断和治疗提供新的思路和方法。
基于核磁-质谱稳定同位素分辨的代谢组学技术，可以通过标记和追踪代谢物中特定同位素的变化，实现对代谢途径和代谢流动的定量分析。
这种方法能够提供代谢物的结构信息和代谢途径的动力学变化，进一步拓展了代谢组学的研究领域。
在肿瘤代谢研究中，通过核磁-质谱稳定同位素分辨的代谢组学技术，我们可以深入了解肿瘤细胞的代谢特征、代谢途径的调控机制以及与肿瘤发生的相关因素。
这对于肿瘤的分型、诊断和治疗提供了重要的参考依据。
综上所述，基于核磁-质谱稳定同位素分辨的代谢组学技术在肿瘤代谢研究中具有重要的应用价值。
通过该技术，我们能够全面了解肿瘤细胞的代谢特征和代谢途径的变化，从而为肿瘤的早期诊断和治疗提供新的策略和方法。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究背景和目标。
首先，介绍了代谢组学在肿瘤研究中的重要性和应用前景。
接着，详细介绍了基于核磁-质谱稳定同位素分辨技术的代谢组学方法及其在肿瘤代谢研究中的应用。
最后，阐述了本文的目的，即通过研究核磁-质谱稳定同位素分辨的代谢组学在肿瘤代谢研究中的应用，为肿瘤诊断和治疗提供新的策略和方法。
代谢组学技术在心肌梗死生物标志物筛选中的研究进展
代谢组学技术在心肌梗死生物标志物筛选中的研究进展
王慧星;盛佳洁;李萌
【期刊名称】《心脑血管病防治》
【年(卷),期】2024(24)4
【摘要】心肌梗死是因冠状动脉阻塞导致的心肌缺血性坏死,有较高的发病率和死亡率。
代谢功能障碍能反映心肌能量供应和利用的不平衡,且与心血管疾病的发生发展及预后密切相关。
目前代谢组学技术已经应用于心肌梗死的研究中,通过对患者体内小分子代谢物的种类、数量及其变化规律进行分析,为心肌梗死的诊断及预后生物标志物筛选提供技术方法和思路。
本文将代谢组学技术在心肌梗死生物标志物的相关研究进展进行综述。
【总页数】5页(P45-48)
【作者】王慧星;盛佳洁;李萌
【作者单位】浙江中医药大学第二临床医学院;浙江医院医学检验科
【正文语种】中文
【中图分类】R54
【相关文献】
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3.代谢组学技术在筛选奶牛脂肪肝生物标志物中的应用研究进展
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高分辨率质谱分析在代谢组学中的应用研究
高分辨率质谱分析在代谢组学中的应用研究高分辨率质谱分析是一种非常重要的分析技术，是高级代谢组学研究的必备技术之一。
这种方法不仅可以用于发现新代谢物，同时还可以用于代谢物的定量分析以及生物标记物的筛选。
在本文中，将探讨高分辨率质谱分析在代谢组学中的应用研究。
一、高分辨率质谱分析初探高分辨率质谱分析是将样品中的各种大分子化合物分离出来，并确定它们的质量比。
这种方法主要基于质量谱仪的技术，其中使用高精度质谱法（HRMS）来识别获得的质谱峰。
这种方法在代谢组学中得到了广泛应用，并被证明是一种极其有力的工具。
二、高分辨率质谱分析在代谢组学中的应用代谢组学是一种系统性的方法，可以用于评估生物体中的所有代谢物。
其目的是通过对生物体中所有小分子的分析，揭示代谢网络及其变化，并找到相关疾病或环境因素。
高分辨率质谱分析是代谢组学研究的重要手段，主要得益于其高灵敏度，从而可以检测到较低浓度的代谢产物。
代谢组学中，高分辨率质谱分析被广泛应用于大样本群体的分析。
例如，在恶性肿瘤方面，通过高分辨率质谱分析可以有效地检测到癌症特有的代谢物，通过对代谢物的变化进行研究，可以评估治疗的有效性。
除此之外，高分辨率质谱分析还可以用于评估环境因素对代谢物的影响，进一步研究代谢的生物学机制。
三、高分辨率质谱分析在代谢物定量中的应用高分辨率质谱分析可以准确定量各种代谢物质，比如脂质类、氨基酸和糖类。
相比于定性分析，定量分析可以更好地描绘代谢组的动态变化，并在治疗中监测代谢的变化。
例如，在癌症治疗中，用高分辨率质谱分析可以测定药物代谢产物的浓度，从而帮助确定药物剂量，监测药物的代谢和治疗效果。
四、高分辨率质谱分析在生物标志物筛选中的应用生物标志物是在健康和疾病状态下所表现出来的改变的分子，是评价病情和治疗效果的重要依据。
在癌症研究中，高分辨率质谱分析广泛应用于生物标志物的筛选。
通过分析代谢物的变化，找到与肿瘤变化有关的代谢物，可以将这些代谢物作为生物标志物进行筛选，以此进行癌症检测、诊断及治疗。
基于气相色谱―质谱技术的小青龙汤证大鼠血液代谢组学研究
基于气相色谱―质谱技术的小青龙汤证大鼠血液代谢组学研究摘要：目的采用气相色谱-质谱法（GC-MS）测定小青龙汤证大鼠血液中内源性代谢物，为小青龙汤证本质研究提供依据。
方法将36只雄性Wistar大鼠随机分为空白对照组10只、模型组13只和小青龙汤组13只，模型组和小青龙汤组制作外寒内饮（小青龙汤证）模型，小青龙汤组灌胃小青龙汤，空白对照组不作任何处理。
15 d后，3组大鼠腹主动脉取血，进行GC-MS检测。
图谱经预处理后采用偏最小二乘法-判别分析进行多元统计分析。
结果发现13种小分子标志物，分别为乳酸、3-羟基丁酸、甘氨酸、丝氨酸、赖氨酸、葡萄糖、花生四烯酸等代谢物质。
结论乳酸、甘氨酸等标记物集中表现为能量代谢、免疫功能和炎症反应，为小青龙汤证本质研究提供了物质基础。
关键词：气相色谱-质谱；血液；小青龙汤证；大鼠DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2015.04.023中图分类号：R284.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2015）04-0083-04Metabonomics Study on Blood of Rats with Xiaoqinglong Decoction Syndrome Based on GC-MS ZHAO Xiao-hua1，HELi-qing1，GAI Jiang-hua2 （1.Shanxi University of Traditional Chinese Medicine，Taiyuan 030024，China；2.Changzhi Chinese Medicine Hospital，Changzhi 046000，China）Abstract：Objective To determine the endogenous metabolites in blood of rats with Xiaoqinglong Decoction Syndrome by using GC-MS；To provide evidence for researches on the essence of Xiaoqinglong Decoction Syndrome. Methods Totally 36 male Wistar rats were randomly divided into blank control group （10 rats），model group （13 rats），and Xiaoqinglong Decoction group （13 rats）. Model group and Xiaoqinglong Decoction group were used to make the models of exogenous cold and internal fluid syndrome （Xiaoqinglong Decoction Syndrome）. Rats in Xiaoqinglong Decoction group received gavage with Xiaoqinglong Decoction，while rats in blank control group received nothing. Blood of rats in the three groups was taken from the abdominal aorta and detected byGC-MS 15 days later，and analyzed by multivariate statistical analysis with PLS-DA. Results 13 kinds of biomarkers were found：lactic acid，3-hydroxy-butyric acid，glycine，serine，lysine，dextrose，arachidonic acid and other metabolites. Conclusion Expressions of biomarkers，such as lactic acid and glycine，are energy metabolism，immune function，andinflammation，which provide material basis for researches on the essence of Xiaoqinglong Decoction Syndrome.Key words：GC-MS；blood；Xiaoqinglong Decoction Syndrome；rats小青龙汤首见于《伤寒论?辨太阳病脉证并治》“伤寒表不解，心下有水气，干呕，发热而咳，或渴，或利，或噎，或小便不利，少腹满，或喘者，小青龙汤主之”。
乌头类中药毒代动力学及代谢组学研究进展
乌头类中药毒代动力学及代谢组学研究进展乌头类中药是一类常用中药材，含有多种生物活性物质，具有很高的药用价值，然而毒性极强，其主要毒性成分是乌头碱、新乌头碱、次乌头碱，同时也是有效成分，因此临床使用的安全性应受到广泛关注。
随着药物开发研究的不断深入，人们已经不满足于仅仅了解药物的毒性，更迫切地需要了解其致毒机制及毒性产生和发展的规律性，以便对药物的安全性作出科学合理的评价，因此毒代动力学及代谢组学评价已逐渐成为创新药物评价的一项重要内容。
建立科学、客观、规范的乌头类中药安全评估体系，正确评估和运用其毒性，是药物性能开发的重要内容。
作者通过近年来对乌头类药物的毒代动力学和代谢组学研究进展进行综述，提出加强乌头类药物安全性评价研究工作，尽快建立科学，规范的安全评价体系，使民族瑰宝发挥出更大的优势。
标签：乌头；毒代动力学；代谢组学1 乌头类中药的毒性成分及中毒机制目前，不同地区及不同部位的乌头类中药的代谢图谱比较发现，乌头类草药中主要存在烷基醇胺二萜类（ADAS），双酯型二萜类（DDAS）、脂类三大类双脂型生物碱，具有共同的C19-去甲二萜骨架，其中的C8位置分别被羟基，乙酰氧基或脂肪酸酰基占用[3-6]，但有关3种生物碱毒性的比较尚未见相关文献报道。
从化学结构上看，乌头类草药的毒性主要来源于带有羰基的双脂型二萜类生物碱[7]，如乌头碱、中乌头碱、新乌头碱。
Famei Li[8]应用GC/TOF-MS技术对大鼠血浆中乌头类生物碱的代谢产物进行定性分析，结合质谱数据库鉴别36种代谢产物，同时通过乌头碱，次乌头碱，新乌头碱3组实验组代谢产物的比较，发现乌头碱能引起谷氨酰胺和肌酐下降，揭示了乌头碱是引起心脏和肌肉毒性的主要成分，并且3种乌头类生物碱具有不同的毒性和代谢机制。
在有关中毒机制的研究中，韩旭[9]拟用附子水煎液大鼠灌胃给药，待出现明显心律失常时取血，分离血清，一部分在组织水平观察对离体豚鼠乳头肌动作电位的影响，一部分用于血清中成分分析测定，并以新乌头碱（mesaconitine）为研究对象，分析其致心律失常的机制，结果发现附子所含的新乌头碱通过调节钙通道活性而非bERG通道相对延长了APD90～30（復极90%～30%的动作电位时程），是引起大鼠心律失常，尤其是QT间期延长的原因之一。
高分辨率质谱分析技术在代谢物组学中的应用研究
高分辨率质谱分析技术在代谢物组学中的应用研究近年来，随着生物医学研究的不断深入，代谢物组学成为了研究人员们进行疾病诊断、治疗以及新药研发的热点领域。
研究人员们通过对生物体内代谢产物的全面检测和定量分析，可以发现新的生物标志物、病理生理变化以及新的治疗靶点。
然而，由于代谢产物种类的复杂性以及含量范围的广泛性，代谢物组学研究领域中的样品预处理、质谱检测和数据分析也因此变得更加复杂和困难。
高分辨率质谱分析技术因其高准确性、高分辨率和高敏感性，在代谢物组学中得到了广泛的应用。
与其他技术相比，高分辨率质谱分析技术主要优点在于，该技术可以在一个样品中同时检测到数以千计的代谢产物，能够定量分析低丰度的代谢产物，消除谱图的混杂和干扰信号，减小检测误差，从而提高代谢物组学分析的准确性。
代谢物组学研究中，高分辨率质谱分析技术可以通过两种不同的方式进行分析：非靶向代谢物组学和靶向代谢物组学。
非靶向代谢物组学是指对样品中的所有代谢产物进行定性和定量分析，然后通过统计分析和生物信息学工具对代谢通路和生物学过程进行系统研究。
与此相反，靶向代谢物组学是指通过选择感兴趣的代谢产物或代谢通路进行分析，并对这些代谢产物进行定量分析和注释，从而深入研究生物过程和疾病发生机制。
在代谢物组学中，高分辨率质谱分析技术主要应用于以下几个方面：1. 代谢物鉴定代谢物鉴定是代谢物组学研究的核心内容。
高分辨率质谱分析技术可以准确地鉴定代谢产物，并确定它们的化学式和分子结构。
通过结合公开数据库和生物信息学工具，可以对鉴定的代谢产物进行生物信息学注释、代谢通路分析、生物学过程解析等多个层面的深度研究。
这有助于揭示代谢物在生物病理、生命过程和药物代谢等方面的功能。
2. 代谢物定量分析代谢物定量分析是代谢物组学研究中的另一重要环节。
由于样品复杂性、代谢物种类和含量范围的广泛性，代谢物组学定量分析成为了技术难点。
然而，高分辨率质谱分析技术可以在一个样品中同时检测到数以千计的代谢产物，并且可以在非常低的代谢产物含量下精确地定量分析代谢产物。
基于高通量定量质谱技术的代谢组学分析
基于高通量定量质谱技术的代谢组学分析代谢组学是一门研究生物体内代谢产物组成变化的学科，其主要研究对象是生物体内代谢物质的种类、数量和相对丰度的变化规律。
在这个领域，高通量定量质谱技术是一个广泛应用的工具。
在这篇文章中，我们将深入探讨基于高通量定量质谱技术的代谢组学分析的原理、应用和前景。
一、高通量定量质谱技术的基本原理高通量定量质谱技术是一种旨在快速准确地分析每种化学分子在样品中的含量的科学方法。
不同于定性分析技术，高通量定量技术可以定量地测定大量的代谢产物。
这些代谢产物可以从任何类型的样品（例如血液、组织样本、生物体培养基、土壤或水体等）中提取，并在代谢组学分析中得到进一步研究。
高通量定量质谱技术的基本原理是利用质谱（MS）的原理来实现。
质谱可通过将输入样品的某一化学分子分离出来，并对其进行量化分析，以确定该化学物质的质量。
通过将分离出的化学分子可进行碎片分析，再通过定量测量联合分析中每个碎片的相对丰度和数量，从而使高通量定量质谱技术具有高度精确、高通量的技术特点。
二、基于高通量定量质谱技术的代谢组学分析的应用领域基于高通量定量质谱技术的代谢组学分析广泛应用于生物医学研究、新药开发、生态环境和营养研究等多个领域。
生物医学研究：通过代谢组学分析技术，可以比较研究对象之间代谢产物的差异。
如糖尿病病人与非糖尿病病人之间代谢产物的差异；癌症病人与无癌症病人之间代谢产物的变化等。
这些应用都为临床治疗和疾病预防提供了重要线索。
新药开发：代谢组学分析技术可用于目标物理解、药效研究和代谢物筛选。
这对于药物开发和营销都至关重要，可以帮助研发人员快速评估目标化合物的药效和代谢产物。
生态环境：代谢组学分析技术可用于生物标志物研究和环境污染研究。
通过分析代谢产物的变化，可以发现环境中的污染物，以及其对生物的影响。
此外，代谢组学也可以被用来识别环境污染物暴露的生物标志物。
营养研究：代谢组学分析技术可用于研究人类和动物营养与代谢之间的关系。
质谱技术在代谢组学研究中的应用
质谱技术在代谢组学研究中的应用质谱技术是一种先进的分析技术，在生命科学领域得到广泛应用。
在代谢组学研究中，质谱技术可以帮助研究者更深入地了解生物体内代谢物的种类和含量，进而为疾病诊断和治疗提供基础数据。
本文将介绍质谱技术在代谢组学研究中的应用，以及其在生物发育、环境毒理学、药理学等多个领域的应用。
一、代谢组学研究中质谱技术的应用1. 代谢物种类、含量和结构的分析质谱技术可以对生物体内的代谢物进行快速、准确地鉴定和定量。
例如，通过多重反应监测（MRM）等技术，可以定量分析多种代谢物的含量，进而了解生物体内的代谢通路和代谢产物。
同时，质谱技术还可以用来鉴定和确定代谢物的结构，从而为代谢通路的解析提供基础数据。
2. 代谢物与生物发育的关系代谢组学研究也可以用来探究代谢物与生物发育的关系。
例如，研究者可以通过比较不同发育阶段的生物体内代谢物的含量变化，来了解代谢物在生物发育过程中的作用和调控机制。
同时，代谢组学研究也可以用来探究代谢异常与生物发育缺陷之间的关系。
3. 代谢物与环境毒理学的关系质谱技术在代谢组学研究中还可以用来探究代谢物与环境毒理学的关系。
例如，研究者可以通过监测生物体内代谢物的含量变化来了解环境因素对生物体内代谢通路的影响，或者通过比较正常和受到某种毒物污染的样本内代谢物的差异性，来确定这种毒物的毒性机制。
4. 代谢物与药理学的关系质谱技术在代谢组学研究中也可以用来探究代谢物与药理学的关系。
例如，研究者可以通过比较使用某种药物前后生物体内代谢物的变化情况，来确定这种药物对代谢通路的影响和调控机制。
同时，代谢组学研究还可以用来评估药物的药效和药物代谢动力学等方面的问题。
二、质谱技术在代谢组学研究中的发展和趋势随着代谢组学研究的不断深入和发展，质谱技术在代谢组学研究中的应用也不断增强和完善。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 高通量、高分辨率的代谢组学分析技术随着高通量和高分辨率代谢组学分析技术的不断发展，质谱技术在代谢组学研究中的应用也会更加广泛和深入。
基于质谱的代谢组学研究方法
基于质谱的代谢组学研究方法在当今生命科学领域，代谢组学作为一门新兴学科正迅速发展，它旨在研究生物体内代谢物的整体变化，为理解生命活动的机制、疾病的发生发展以及药物的作用机制等提供重要的线索。
质谱技术因其高灵敏度、高分辨率和高通量等特点，已成为代谢组学研究中不可或缺的重要工具。
质谱技术的基本原理是将样品中的分子转化为带电离子，然后根据离子的质荷比（m/z）进行分离和检测。
在代谢组学研究中，常用的质谱类型包括气相色谱质谱联用（GCMS）、液相色谱质谱联用（LCMS）和毛细管电泳质谱联用（CEMS）等。
GCMS 常用于分析挥发性和半挥发性代谢物。
其优势在于分离效率高、重现性好，并且有丰富的质谱图库可供比对，能够对代谢物进行准确的鉴定。
然而，GCMS 也存在一定的局限性，例如需要对样品进行衍生化处理，这可能会引入误差，并且一些不易挥发的代谢物无法直接检测。
LCMS 则是代谢组学研究中应用最为广泛的技术之一。
根据色谱分离原理的不同，又可分为反相液相色谱质谱（RPLCMS）、正相液相色谱质谱（NPLCMS）和亲水相互作用液相色谱质谱（HILICMS）等。
RPLCMS 适用于分析中等极性到非极性的代谢物，而 NPLCMS 和HILICMS 则更适合分析极性代谢物。
LCMS 具有较高的灵敏度和较宽的动态范围，能够检测到低丰度的代谢物，但其色谱分离条件的优化相对复杂，且质谱数据的解析也具有一定的挑战性。
CEMS 结合了毛细管电泳的高效分离能力和质谱的高灵敏度检测优势，特别适用于分析离子型和极性代谢物。
与 GCMS 和 LCMS 相比，CEMS 的样品消耗量少，但由于其进样量有限，检测的灵敏度相对较低。
在基于质谱的代谢组学研究中，样品的制备是至关重要的环节。
样品的来源可以包括生物体液（如血液、尿液、脑脊液等）、组织、细胞等。
对于不同的样品类型，需要采用合适的预处理方法，以去除杂质、富集代谢物并保证代谢物的结构和性质不受影响。
质谱分析在代谢组学研究中的应用
质谱分析在代谢组学研究中的应用随着科学技术的进步，越来越多的研究方法和技术被应用到生物医学领域中，代谢组学就是其中一种研究技术。
代谢组学是通过对生物体内代谢产物的定量和定性分析，以研究生物体内化学反应网络及生物学过程的方式。
而质谱分析则是代谢组学中不可或缺的技术之一。
一、质谱分析的基本原理质谱分析是一种以质谱仪为核心，通过对物质的质量、结构和数量等方面进行研究和分析的技术手段。
在分析过程中，样品通过某种方式离子化，并在质谱仪中产生离子束，进入质谱分析器中进行分析。
在质谱分析器中，离子束会先经过一个质量筛，筛选出不同质谱/电荷比的离子，然后进入离子检测器中进行检测。
离子检测器一般采用的是离子倍增管、微波离子探测器等设备，根据离子的数量及其比例输出信号，进而对样品进行分析。
二、质谱分析作为一种分析技术，在生物质谱学和代谢组学研究领域中具有广泛的应用。
代谢组学研究是通过对体内代谢产物的定量和定性分析，揭示生物学上的差异性，如生物活性、生长、饮食习惯、环境因素等。
质谱分析则是在代谢组学研究中强有力的检测和定量技术。
质谱分析是代谢组学研究中最常用的技术之一，尤其是高分辨率质谱技术在该领域中应用广泛。
通过对代谢产物进行高分辨率质谱检测，可以快速、准确地分析样品中所有的化合物，包括大多数生物标志物，如氨基酸、脂肪酸、核酸和神经递质等。
通过对这些代谢产物的定量和定性分析，可以更好地了解生物体的代谢状态，从而指导药物研发、生命周期评估及健康状况检测等方面的工作。
三、代谢组学研究中质谱分析的实际应用代谢组学研究中质谱分析的应用非常广泛，以下是一些实际应用的案例：1、糖尿病代谢组学研究糖尿病是一种代谢紊乱性疾病，通过对糖尿病患者及对照组样本中代谢物的分析，可以确定糖尿病患者中代谢产物的特征性差异，从而较准确地预测其患病风险。
研究人员使用高分辨率质谱技术分析了500多个患有和不患有糖尿病的人群的血清标本，并得出了患病个体与健康个体之间的差异代谢物。
基于质谱技术的代谢组学研究
基于质谱技术的代谢组学研究代谢组学是一门研究生物体内代谢物的整体组成和变化的学科。
通过对生物体内代谢产物的分析，可以了解生物体的生理状态、疾病发生机制以及药物的代谢过程等。
而质谱技术作为代谢组学研究中的重要手段之一，为代谢物的鉴定、定量和分析提供了强大的工具。
质谱技术的原理是将样品中的化合物通过质谱仪分离和检测。
其中，液相色谱质谱联用技术（LC-MS）和气相色谱质谱联用技术（GC-MS）是代谢组学研究中常用的两种质谱技术。
液相色谱质谱联用技术适用于极性和中性化合物的分析，而气相色谱质谱联用技术适用于挥发性和疏水性化合物的分析。
在代谢组学研究中，质谱技术可以实现对代谢物的高通量分析。
通过对样品进行质谱分析，可以同时检测和鉴定上千种代谢物。
这为生物体内代谢物的全面分析提供了可能，有助于揭示代谢物之间的相互作用和调控关系。
此外，质谱技术还可以定量分析代谢物的浓度，从而研究代谢物在不同生理状态或疾病状态下的变化规律。
质谱技术在代谢组学研究中的应用广泛而深入。
例如，在疾病诊断中，代谢组学研究可以通过分析患者体液中的代谢物，寻找与疾病相关的生物标志物。
这些生物标志物可以用于早期诊断、疾病分型和预后评估等。
同时，代谢组学研究还可以揭示疾病的发生机制，为疾病的治疗和药物开发提供新的思路和靶点。
除了疾病诊断和治疗，质谱技术在食品安全和环境监测等领域也有重要应用。
通过对食品中的代谢产物进行分析，可以评估食品的质量和安全性。
同时，质谱技术还可以用于环境中有害物质的检测和监测，为环境保护和健康评估提供科学依据。
然而，质谱技术在代谢组学研究中仍面临一些挑战。
首先，质谱技术对样品的前处理要求较高，需要对样品进行提取、纯化和浓缩等步骤。
其次，质谱技术在代谢物的定性和定量方面仍存在一定的局限性，需要结合其他分析方法进行验证和补充。
此外，质谱技术的高通量分析也导致数据量庞大，对数据处理和分析的要求较高。
综上所述，基于质谱技术的代谢组学研究在生物医学、食品安全和环境监测等领域具有广阔的应用前景。
代谢组学的研究方法与应用进展
代谢组学的研究方法与应用进展随着科学技术的不断发展，代谢组学作为一项重要的研究手段逐渐引起了人们的关注。
通过代谢组学分析，可以揭示生物体内代谢物的种类、含量以及相互之间的关系，为疾病的早期诊断、治疗以及个体化医学提供了新的思路和方法。
本文将重点介绍代谢组学的研究方法与应用进展。
一、代谢组学的研究方法1. 样品采集与预处理样品采集是代谢组学研究的基础，不同类型的样品对应着不同的研究目的。
例如，对于代谢疾病的研究，常用的样品包括血液、尿液和组织等。
而对于植物代谢组学的研究，则需要采集植物的叶片、根系或果实等样品。
预处理是样品分析之前的必要步骤，旨在去除杂质、稳定代谢物，提高测量的准确性。
常用的预处理方法包括样品提取、衍生化和洗脱等。
2. 代谢物分析技术代谢物的分析技术主要包括质谱、核磁共振和色谱等。
其中，质谱技术是代谢组学研究中最为常用和重要的技术之一。
质谱技术根据质量-电荷比对代谢物进行分析和鉴定。
常见的质谱技术包括质谱显微镜(MS)、气相色谱-质谱(GC-MS)和液相色谱-质谱(LC-MS)等。
其中，GC-MS适用于挥发性和半挥发性代谢物的分析，而LC-MS则适用于非挥发性和极性代谢物的分析。
3. 数据分析与处理数据分析与处理是代谢组学研究中的重要环节，旨在从海量的代谢组学数据中提取有用的信息。
常用的数据分析与处理方法包括多变量统计分析、主成分分析和聚类分析等。
二、代谢组学的应用进展1. 代谢组学在疾病诊断中的应用代谢组学已经被广泛应用于疾病的早期诊断和监测。
通过分析患者样品中的代谢物变化，可以识别出与疾病相关的标志物，为疾病的早期筛查和诊断提供依据。
例如，在肿瘤相关代谢物的研究中，代谢组学可以通过鉴定患者体液中的特定代谢物，实现肿瘤的早期诊断和疗效评估。
2. 代谢组学在药物研发中的应用代谢组学在药物研发中的应用也备受关注。
通过比较药物治疗前后的代谢组学变化，可以评估药物的疗效和毒副作用，为个体化治疗提供依据。
质谱技术的新进展及其应用前景
质谱技术的新进展及其应用前景质谱技术在科学技术领域拥有着不可替代的地位，作为一种可以分析物质分子结构和成分的高精度技术，它具有分析速度快、准确性高、可靠性强等优点，广泛应用于治疗疾病、环境污染监测、新药研发等领域。
经过多年的发展，质谱技术在新材料性能研究、生命科学等领域取得了很大的进展，并发展出了许多新的技术和应用。
本文主要介绍质谱技术的新进展及其应用前景。
一、质谱技术的新进展1. 靶向代谢组学靶向代谢组学是一种将质谱技术与代谢组学相结合的新技术，通过组合价脱离原位有机物分析技术、离子追踪代谢组学等手段，可以以极高的精度和敏感度研究细胞、组织和生物体内的代谢物质，从而揭示人体代谢的规律和机理。
该技术可以大大缩短研究时间和成本，提高研究精度和研究效果。
2. 单细胞质谱成像单细胞质谱成像技术是一种可以观察单个细胞化学成分的新方法，它结合了化学成像技术和质谱技术的优势，可以在细胞内部进行高分辨率的成分分析和成分探测。
这种技术可以大大提高化学成像的分辨率和灵敏度，可以用于研究细胞代谢、药物作用机理等方面的问题。
3. 亚细胞级别代谢组学亚细胞级别代谢组学是一种将质谱成像技术和定量代谢组学相结合的技术，利用质谱成像技术，可以在亚细胞水平上研究生物体内的代谢物质，定量代谢组学可以分析代谢产物表达诱发的变化，对揭示细胞代谢网络起着重要的作用。
该技术可用于揭示代谢通道、分子交换机制、代谢调控机制等方面的问题。
二、质谱技术的应用前景1. 生物医药领域质谱技术在生物医药领域拥有广泛的应用前景。
它可以对药物物代谢动力学、新药筛选、慢性疾病预防及治疗等方面的问题进行探索，帮助医生指导临床诊断和治疗，从而推进医学研究和医疗技术的发展。
2. 环境监测领域质谱技术在环境监测领域也有广泛的应用前景。
它可以检测、分析污染物、地下水、河流、海洋、空气中的有毒有害物质、化学品、医药废物等，从而有效避免、预防其中许多有害物的扩散和危害，起到环境保护和治理的重要作用。
一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法
一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法近年来，烟叶成为了世界各地许多人喜爱的香烟的主要原料。
然而，随着人们对烟草健康危害的认识不断增加，对于烟草生产过程中的艾滋病人成分也产生了更多的关注。
烟叶中的萜类化合物被认为是烟草中最活跃的成分之一，因此，发展一种能够检测新鲜烟叶中萜类化合物的代谢组学方法成为了当前的研究热点。
为了解决这一问题，研究人员开展了一系列实验，并最终建立了一种全面、准确可靠的检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学的方法。
首先，研究人员收集了来自全球不同地区的新鲜烟叶样品，并经过精细的分类和处理。
然后，他们使用高效液相色谱质谱技术（HPLC-MS）对这些样品进行分析，以确定其中的不同萜类化合物的含量。
在实验过程中，研究人员发现了多种不同的萜类化合物，包括类柠檬烯、萜烯和萜醇等。
不仅如此，他们还发现了这些化合物在不同地区的烟叶中的含量存在显著差异。
这说明烟草品种、土壤类型和气候条件等因素对新鲜烟叶中萜类化合物代谢的影响十分显著。
通过对这些数据的统计分析，研究人员发现了一些关键因素，可以用来预测新鲜烟叶样品中萜类化合物的含量。
这些因素包括土壤pH 值、降水量、温度和光照强度等。
通过对这些因素进行综合评估，可以有效地评估新鲜烟叶样品中萜类化合物的含量和品质。
最后，研究人员还比较了传统的人工测定和所提出的代谢组学方法在检测新鲜烟叶萜类化合物方面的可行性。
结果表明，所提出的代谢组学方法具有更高的准确性和可靠性，能够更全面地评估烟叶的品质。
综上所述，通过建立一种全面、准确可靠的检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学的方法，我们能够更深入地了解烟草中的成分和其生长环境对烟叶品质的影响。
这对于调控烟草生产过程中的化学成分，改善烟叶产品的品质和健康危害有着重要的指导意义。
基于代谢组学的中医证候本质研究进展
基于代谢组学的中医证候本质研究进展
王芹芹;张芳梅;王喜军
【期刊名称】《世界科学技术-中医药现代化》
【年(卷),期】2011(013)003
【摘要】中医证候的研究一直进展缓慢,其整体的功能状态难以用简单的临床化学指标或指标集成来表达,而新涌现的代谢组学无歧视代谢轮廓表达与中医整体观下的证候状态表述相互吻合,将代谢组学理念及技术用于中医证候的研究必将带来中医证候本质方面研究的新突破.本文综述了近年来中医证候的研究现状,并着重介绍了基于代谢组学的中医证候本质研究,主要包括动物造模的中医证候代谢组学和基于临床的证候代谢组学分析,以推进代谢组学在中医学领域的深入应用.
【总页数】5页(P541-545)
【作者】王芹芹;张芳梅;王喜军
【作者单位】黑龙江中医药大学,哈尔滨150040;黑龙江中医药大学,哈尔滨150040;黑龙江中医药大学,哈尔滨150040
【正文语种】中文
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1.基于代谢组学的中医证候本质研究述要 [J], 代永佳;王恒和
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代谢组数据分析实习报告(3篇)
第1篇一、实习背景随着科学技术的不断发展，生物信息学、生物化学等领域的研究逐渐深入，代谢组学作为一门新兴的交叉学科，已成为生命科学领域的研究热点。
代谢组学通过分析生物体内所有代谢物的组成和变化，揭示生物体的生理、病理和生态过程。
代谢组数据分析在生物制药、食品安全、疾病诊断等领域具有广泛的应用前景。
为了更好地掌握代谢组数据分析技术，提高自己的实践能力，我于2021年7月至2021年9月期间在XX生物科技有限公司进行了为期两个月的实习。
二、实习内容1. 代谢组数据分析流程在实习期间，我主要参与了代谢组数据分析的全过程，包括样品制备、质谱分析、数据预处理、数据分析和结果解读等。
（1）样品制备：首先，从生物样本中提取代谢物，然后进行富集、分离和纯化。
在实验过程中，我学会了使用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术进行样品制备。
（2）质谱分析：将制备好的样品送入质谱仪进行检测。
在实习过程中，我熟悉了不同型号质谱仪的操作方法，掌握了质谱数据采集的基本技巧。
（3）数据预处理：对质谱数据进行预处理，包括峰提取、峰对齐、归一化等。
在实验过程中，我熟练掌握了常用的数据预处理软件，如Xcalibur、Mascot等。
（4）数据分析：对预处理后的数据进行代谢物鉴定、代谢通路分析和差异代谢物筛选等。
在实习过程中，我学习了代谢组学相关软件，如MetaboAnalyst、SIMCA 等。
（5）结果解读：根据数据分析结果，结合生物学背景知识，对代谢组学数据进行解读，揭示生物样本的生理、病理和生态过程。
2. 代谢组数据分析案例（1）糖尿病代谢组学分析在实习期间，我参与了一项关于糖尿病代谢组学的研究。
通过分析糖尿病患者的尿液样本，我们发现糖尿病患者的尿液代谢物组成发生了显著变化。
具体表现为：糖尿病患者尿液中的糖、酮体、氨基酸等代谢物含量明显升高，而脂肪酸、乳酸等代谢物含量降低。
这些差异代谢物可能与糖尿病的发病机制有关。
（2）食品安全代谢组学分析此外，我还参与了一项食品安全代谢组学分析项目。
质谱技术在生物医学中应用的最新研究
质谱技术在生物医学中应用的最新研究质谱技术是一种先进的科学技术，它能够以极高的精度和灵敏度，测量、分离、定性和定量分析物质样品。
近年来，质谱技术在生物医学研究领域中的应用越来越广泛。
在此，本文将对质谱技术在生物医学中的最新研究进行综述。
1. 代谢组学研究代谢组学是通过测量和分析生物大分子、小分子代谢产物的方法，用来研究生物体内代谢变化的分支学科。
传统的代谢组学研究主要依赖于核磁共振技术和质谱技术。
而新一代的高分辨率质谱技术，如高分辨液相质谱、高分辨气相质谱等，在代谢组学研究中的应用逐渐得到了广泛认可。
根据最近发布的一份研究报告，质谱技术在代谢组学研究中的应用已经明显提高了代谢物的发现率和代谢通路的分析精度。
此外，在代谢组学研究的相关应用中，高分辨质谱技术展现了独特的优势，尤其是在大样本、低水平、复杂样品中的应用，具备了更高的准确性、灵敏度和稳定性。
2. 蛋白质组学研究蛋白质组学是一种通过研究生物体中全部蛋白质的组成、结构、功能和变化规律等，揭示蛋白质在细胞和生物体中重要作用的科学研究。
质谱技术在蛋白质组学研究中也有着广泛应用。
其中，蛋白质组学研究的最新进展之一是利用质谱技术实现深度蛋白组学研究的策略。
深度蛋白组学是一种极其广泛的蛋白质组学研究方式，目的是尽可能多地鉴定和定量生物体中蛋白质的定量和序列信息。
最近发表的一篇研究（《Nature Biotechnology》杂志），利用前沿的单细胞蛋白质组学技术，成功地鉴定了一个人鼻黏膜细胞中几乎全部可鉴定蛋白质的数目，为单细胞级别蛋白质组学研究的快速发展提供了极具价值的样本。
3. 生物标志物鉴定生物标志物是指在诊断、监测、评价、治疗和预测疾病等方面，具有指示疾病存在、疾病类型、疾病严重程度、疾病发展进程或治疗反应的任何生物体、分子或细胞的特性。
质谱技术在生物标志物的鉴定中，也展现出了极为显著的研究价值。
目前，质谱技术在生物标志物鉴定中的主要应用是对人体中蛋白质的定量分析。
科研Nature子刊：通过质谱法进行亚纳升以下的代谢组学研究以表征体积受限的样品?
科研Nature子刊：通过质谱法进行亚纳升以下的代谢组学研究以表征体积受限的样品编译：魏冬，编辑：Tracy、江舜尧。
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导读人类代谢组学为了解各种疾病的机制和生物标志物提供了窗口，但是，由于实用性有限，许多样品类型仍然很难通过代谢组学分析进行研究。
本研究中，我们提出了一种基于质谱（MS）的代谢组学策略，该策略仅消耗亚纳升级的样品体积，该方法包括将定制的代谢组学工作流程与脉冲MS离子生成方法（称为摩擦电纳米发生器感应式纳米电喷雾电离（TENGi nanoESI）MS）相结合，而用这种方法测试的样品包括从囊性纤维化患者以及体外培养的人间充质基质细胞中收集的呼出气冷凝物，两种测试样品均仅少量提供。
实验表明，皮升体积的喷雾脉冲足以生成高质量的光谱指纹，从而增加了单位样品体积产生的信息密度，这种TENGi nanoESI策略具有填补无法使用基于液相色谱-MS的分析的代谢组学方法的潜力。
我们的方法为了解由疾病或外部刺激引起的代谢变化开辟了途径，以便将来进行研究。
论文ID原名：Sub-nanoliter metabolomics via mass spectrometry to characterize volume-limited samples译名：通过质谱法进行亚纳升以下的代谢组学研究以表征体积受限的样品期刊：Nature communicationsIF：12.121发表时间：2020.11通讯作者：Facundo M. Fernández通讯作者单位：美国佐治亚理工学院佩蒂特生物工程与生物科学研究所实验设计实验结果1. TENGi质谱TENGi nanoESI源如图1a所示，这里使用的TENG类型是滑动的独立式TENG（图1b），一对摩擦电层和一对铜膜电极构成发生器，摩擦电层由尼龙层（12×12 cm）和氟化乙烯丙烯（FEP）固定层（24×12 cm）制成，TENG的输出断分别连接到离子源和接地。
代谢组学中代谢指纹分析技术进展
代谢组学中代谢指纹分析技术进展
扈正婷;孙向明;杜娟;南莉莉
【期刊名称】《食品与药品》
【年(卷),期】2008(010)005
【摘要】代谢组学主要考察生物体系受刺激或扰动后其内源性代谢产物的变化,从而研究生物体系的代谢途径.代谢指纹分析技术是代谢组学常用的研究手段之一.本文对代谢组学及代谢指纹分析技术的研究进展作相应的论述.
【总页数】4页(P62-65)
【作者】扈正婷;孙向明;杜娟;南莉莉
【作者单位】哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,黑龙江,哈尔
滨,150076;哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心,黑龙江,哈尔滨,150076;哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心,黑龙江,哈尔滨,150076;哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心,黑龙江,哈尔滨,150076
【正文语种】中文
【中图分类】Q493.1
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1.代谢指纹分析技术进展及应用 [J], 杨乐群
2.代谢组学中代谢指纹分析技术进展 [J], 孙向明;杜娟;南莉莉
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5.中国药理学会理事长杜冠华教授出席代谢组学与中医药现代研究学术论坛暨第二届中荷代谢组学国际合作培训班并做专题报告 [J],
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任向楠，梁琼麟*
（ 清华大学 化学系，清华大学分析中心，北京 100084）
摘 要： 质谱分析技术是代谢组学研究的重要技术之一。该文通过近 5 年来的文献分析，对基于质谱分析的 代谢组学研究方法的新进展，包括样品前处理方法、分析检测方法、数据处理方法等，以及近年来代谢组学 在疾病诊断、药物研发、营养学、毒理学、运动医学等领域的应用进展，进行了较全面的综述，并对未来的 发展趋势进行了展望。 关键词： 质谱分析； 代谢组学； 研究进展； 综述 中图分类号： O657. 63； O629. 73 文献标识码： A 文章编号： 1004 － 4957（ 2017） 02 － 0161 － 09
（ 续表 1）
代谢组学类型 非靶向分析 （ 尿 液代谢物）
样本 尿液
稀释
前处理方法
分析方法 UPLC － MS
非靶向分析 （ 尿 液代谢物） 非靶向分析 （ 尿 液代谢物） 非靶向分析 （ 尿 液代谢物） 非靶向性分析
非靶向性分析
尿液 尿液 尿液 肝脏组织
动脉斑块组织
衍生化处理
毛细管吸取
蛋白沉淀、稀释
SFC － MS UPLC － MS UPLC － MS HSS T3 柱 BEH C8 柱 HPLC － MS / MS
数据处理方法 T 检验
PCA
文氏图、Tukey 检验、 变异系数 PCA T 检验
相关性分析（ Matlab） 单因素方差分析
参考文献 ［28］ ［11］
［29 － 30］ ［12 － 13］
收稿日期： 基金项目：
* 通讯作者：
2016 － 09 － 30； 修回日期： 2016 － 11 － 28 国家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ U1333132，81230079 ） ； 科 技 部 国 际 科 技 合 作 项 目 （ 2011DFA31860 ） ； （ 2014ZX09304307001，2014ZX09201022 － 004，2014ZX09201022 － 005） 梁琼麟，研究方向： 生命分析化学，Tel： 010 － 62772263，E － mail： liangql@ tsinghua. edu. cn
1. 2 质谱分析技术
质谱（ MS） 分析主要包括液相色谱 － 质谱联用（ LC － MS） 和气相色谱 － 质谱联用（ GC － MS） ，液相 色谱又分为超高效液相色谱（ UPLC） 和高效液相色谱（ HPLC） 。非靶向性代谢组学的分析，色谱可选择 与飞行时间 （ TOF） 、静电轨道阱 （ Orbitrap） 、离子阱飞行时间 （ IT － TOF） 、四极杆 － 飞行时间 （ Q － TOF） 等质谱联用； 靶向性代谢组学的分析，色谱可与三重四极杆（ QQQ） 或四极杆离子阱（ Q － Trap） 等 质谱串联，用多反应监测器 （ MＲM） 进行检测。大气固体分析探针 （ Atmospheric solids analysis probe， ASAP） 结合质谱技术（ ASAP － MS） 采用毛细管吸取的方式进样，操作简单，可用于较复杂物质的离子 检测，例如鼠的尿液以及狗和鼠的胆汁，能有效地将样品来源归类，但其产生的数据不如液质和气质 全面，可以用于样本筛选方面［26］。近年来逐渐发展了高集成和高通量的微流控芯片与质谱联用的方 法，林金明等［27］在这方面做了很多工作，将微流控芯片与电喷雾质谱联用技术相结合用于细胞分析及 药物动力学的研究，使细胞药物代谢研究和细胞间信号传递的研究深化到分子水平。
第 36 卷 第 2 期 2017 年 2 月
分析测试学报 FENXI CESHI XUEBAO（ Journal of Instrumental Analysis）
Vol. 36 No. 2 161 ～ 169
doi： 10. 3969 / j. issn. 1004 － 4957. 2017. 02. 002
［31］
线粒体 血清、血浆
用冷甲醇从细胞中提取线粒 体，用超声降解法破碎细胞
蛋白沉淀（ 气质需衍生化）
HPLC － MS / MS
UPLC － MS GC － TOF － MS
双因素方差分析
［25］
相关性分析 协方差分析
PCA
［2，8，14，32］
第2 期
任向楠等： 基于质谱分析的代谢组学研究进展
Abstract： Mass spectrometry（ MS） is one of the most important analytical technologies for metabolomics． In recent years，metabolomics based on MS has been widely used in disease diagnosis，drug effect research，nutrition，toxicology，sports medicine，etc． This paper reviews the sample pretreatment，analytical tools，data processing method and main application fields in the past five years． The development tendency of metabolomics in future is also proposed． Key words： mass spectrometry（ MS） ； metabolomics； advance； review
非靶向分析 （ 脑 脊液代谢物） 非靶向分析 （ 唾 液代谢物） 非靶向分析 （ 羊 水代谢物）
胆汁 细胞
脑脊液 唾液 羊水
毛细管吸取
细胞制备后用生物样品均质 器提取代谢物 干冰甲醇提取 声波降解法 甲醇提取
甲醇 － 水（ 1 ∶ 1） 水提，二氯 甲烷 － 甲醇（ 3 ∶ 1） 提取，甲 醇 － 水（ 1 ∶ 1） 复溶 甲醇 － 水（ 1 ∶ 1） 水提，二氯甲 烷 － 甲醇（ 3 ∶ 1） 提取有机物
GC － MS
ASAP － MS
CE － ESI － MS － TOF
UPLC － MS HSS T3 柱
Advance in Metabolomics Based on Mass Spectrometry
ＲEN Xiang-nan，LIANG Qiong-lin*
（ Department of Chemistry，Analysis Center，Tsinghua University，Beijing 100084，China）
代谢组学类型 靶向分析 （ 甲胺 类代谢物） 靶向分析（ 血清）
靶向分析 （ 尿液 代谢物） 靶向分析 （ 胆汁 酸类代谢物）
靶向分析 （ 粪便 代谢物） 靶向分析 （ 线粒 体代谢物） 非靶向分析 （ 血 清、血浆代谢物）
表 1 生物样本的质谱代谢组学研究案例 Table 1 The cases of metabolomics based on mass spectrometry of biological samples
样本 血清 血清
尿液 胆汁酸
粪便
前处理方法 蛋白沉淀、乙腈液液萃取
甲醇 － 乙腈 （ 1 ∶ 9） 沉淀蛋 白，血清 和 有 机 溶 剂 的 体 积 比不小于 1 ∶ 4 稀释
从血清、血 浆 和 尿 液 中 提 取 胆汁酸，用甲醇沉淀蛋白
乙腈 － 水（ 1 ∶ 1） 除蛋白
分析方法 UPLC － MS BEH，HILBiblioteka C 柱 UPLC － QTOFMS
代谢组学（ Metabolomics，Metabonomics） 是指生物体系因生物刺激、病理生理扰动或遗传信息改变 等引起的总体、动态的代谢变化［1］。代谢组学作为系统生物学最下游的 “组学”，是整体性研究生命 体系功能变化的重要学科分支。代谢组学的研究对象为复杂的生物体系，种类非常多，常见的生物样 本包括生物体液（ 尿液、血清、血浆、唾液、胆汁、脑脊液、羊水、眼泪、胰液、肠液等） 、动物或人 体组织（ 肿瘤、肝脏、脑、脂肪组织等） 和细胞［2］。代谢组学常用的研究手段包括质谱和核磁两大类， 本文重点综述了 2010 年以来基于质谱（ MS） 分析的代谢组学在医学领域的研究进展，主要包括疾病诊 断、药物研发、营养学、毒理学、运动医学等方面。
国家科技重大专项
162
分析测试学报
第 36 卷
飞行质谱联用（ HPLC － TOF － MS） 的分析方法，同时定量了大鼠服用知母后的 21 种药物代谢物，用精 确质量测定了代谢物的基本组成并确认其结构，其中包括同分异构体的代谢物［10］。成玉等［11］优化了 去除血清蛋白的方法，发现甲醇 － 乙腈混合除蛋白检测的离子峰多于纯甲醇和纯乙腈，这与本实验室 的研究结果相一致，另外一方面通过对比方法的重现性，发现甲醇 － 乙腈（ 1 ∶ 9） 去除血清中的蛋白优 于甲醇 － 乙腈（ 1 ∶ 1） 。Want 等［12］和 Sarafian 等［13］处理胆汁酸的样本时，均采用甲醇除蛋白法。非靶 向分析实体组织代谢物研究方面，多篇文献均采用甲醇 － 水（ 1 ∶ 1） 提取水溶性代谢物，二氯甲烷 － 甲 醇（ 3 ∶ 1） 提取有机类代谢物［14 － 18］。在液质联用（ LC － MS） 分析粪便代谢物方面，Su 等［19］处理粪便样 本时，先用水提取，再用相同体积的乙腈提取，合并上清液、吹干，用同位素丹磺酰氯衍生化，数据 结合 HMDB 数据库，鉴定出 3 位女性 7 d 粪便中的 39 种代谢物； Tian 等［20］则采用甲醇涡旋提取处理 粪便样本，用液质联用分析出对照组和给药组的 16 个代谢标志物。气相色谱 － 质谱联用（ GC － MS） 能 直接从标准谱库中比对化合物信息，易于定性，但其不适用于难挥发和高极性代谢物分析，前处理需 衍生化，相对处理复杂，常用的衍生化方法有硅烷化、酰化、烷基化［21 － 22］。Sulek 等［23］用气质联用分 析头发代谢物时，分别用氢氧化钠水解、酸中和、冷冻干燥、甲醇水混合物再提、蒸干、氯甲酸甲酯 衍生、弃去水层的步骤处理头发样本。Tsutsui 等［24］用液质联用分析头发代谢物时，用甲醇盐酸混合物 超声提取头发样本，前处理方面较气质联用简单。本实验室建立了从细胞中提取线粒体及其样本制备 的方法，并将代谢组学的应用推广到亚细胞层面［25］。各类样本的靶向分析和非靶向分析的前处理方法 详见表 1。