如何进行非靶向代谢组学?

    非靶向代谢组学是在不预先设定目标化合物的前提下,通过高分辨质谱(如 LC-MS/MS 或 GC-MS)分析生物样本中上千种代谢物,以捕捉在疾病、环境变化或药物干预等条件下的代谢扰动。非靶向代谢组学(Untargeted Metabolomics)是一种系统地分析生物样本中尽可能多代谢物的小分子组学方法。其目标是不带偏见地捕捉样本中的广泛代谢变化,从而揭示潜在的生物标志物、生理状态或代谢通路扰动。相比于靶向方法,非靶向代谢组学覆盖面更广,适合新型机制研究与假设生成。

     

    一、如何进行非靶向代谢组学?

    非靶向代谢组学通常包括以下五个关键步骤:

    1、样本采集与预处理

    样本类型可以是血浆、尿液、组织、细胞、甚至粪便。此阶段的关键是最大限度保留代谢物原貌,防止降解或人为偏倚。

    (1)前处理方法:蛋白沉淀(甲醇、乙腈)、液液萃取、固相萃取等。

    (2)注意事项:避免反复冻融,采样时间点要一致,操作标准化。

     

    2、色谱-质谱平台检测

    非靶向代谢组学常用以下几种质谱平台:

    (1)LC-MS(液相色谱-质谱联用):适用于中性、极性代谢物,如有机酸、氨基酸等;

    (2)GC-MS(气相色谱-质谱联用):用于挥发性或需衍生化的小分子,如脂肪酸、糖类等;

    (3)CE-MS(毛细管电泳-质谱):分析带电小分子;

    (4)HRMS(高分辨质谱):如Orbitrap、TOF,便于代谢物结构推断与定性。

     

    3、数据预处理

    原始质谱数据需经过严格的预处理步骤,包括:

    (1)峰提取(Peak Picking);

    (2)峰对齐(Alignment);

    (3)去噪与缺失值填补;

    (4)信号归一化。

    此阶段直接决定下游统计分析的可信度。

     

    4、多变量统计分析与差异代谢物筛选

    非靶向代谢组学强调模式识别和群体区分,常用方法包括:

    (1)主成分分析(PCA):无监督方法,观察样本间整体分布

    (2)偏最小二乘判别分析(PLS-DA):有监督方法,用于挖掘组间差异

    (3)差异代谢物筛选标准:

    • VIP(Variable Importance in Projection)值 > 1

    • P值 < 0.05

    • Fold change(FC) > 1.5 或 < 0.67

     

    5、代谢物鉴定与通路富集分析

    (1)代谢物鉴定是非靶向代谢组学的最大挑战之一,通常基于:

    • 精确质量数(m/z)

    • 同位素分布

    • MS/MS碎片谱匹配

    • 数据库比对:HMDB, METLIN, MassBank, KEGG 等

    (2)接着可进行:

    • 通路富集分析(Metabolic Pathway Enrichment):如KEGG、Reactome

    • 代谢网络重建:结合转录组/蛋白组信息,构建多组学互作图谱

     

    二、非靶向代谢组学的常见难点与优化建议

     

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    三、百泰派克生物科技:高标准非靶向代谢组学服务平台

    作为生命科学多组学服务提供商,百泰派克生物科技在非靶向代谢组学方面拥有以下优势:

    1、质谱平台先进:搭载Thermo Orbitrap Exploris 240,覆盖更广代谢物谱系;

    2、标准化流程:从样本处理到数据分析,严格质控;

    3、定制化服务:可结合蛋白组、转录组开展多组学整合;

    4、科研合作经验丰富:已服务超过300家高校及生物医药企业。

     

    非靶向代谢组学能从全局角度揭示生物过程中的代谢变化。成功实施该技术不仅依赖先进的质谱平台,更需要标准化的操作流程与专业的数据分析能力。若您计划开展非靶向代谢组学研究,欢迎咨询百泰派克生物科技,我们将为您的科研项目提供全流程、一站式技术支持。

     

    百泰派克生物科技--生物制品表征,多组学生物质谱检测优质服务商

     

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