创新“广泛靶向”代谢组学：整合靶向和非靶向优势的QTRAP质谱 MRM工作流

背景

Nature杂志发布“Technology to watch in 2018”中讲述了关联基因型和表型的必要性及关键技术。尤其对于临床精准防诊治方案的发展，我们需要将可能导致疾病发生的基因突变位点与下游表型相关联，揭示疾病发生发展的内因，基于此开发相应药物和诊断方案。类似理念被广泛接受而更加促进了基因测序及生物质谱两项技术发展与交叉，以期达成多组学联动揭示疾病与健康本质的目标。

基于质谱的常规组学流程将生物标志物发现和验证分为2个流程，即靶向组学和非靶向组学，分别使用三重四极杆类质谱和高分辨质谱完成。分段式的工作流加之不同的质谱平台，导致组学研究学者们的工作量和实验成本增加。通过QTRAP^®质谱发展起来的“广泛靶向”代谢组学则兼顾了两者的差异，将靶向与非靶向、定性与定量、发现与验证的不同需求整合到基于MRM的定量平台上，使得分析通量、检测目的和与商业化开发的匹配性更好。且QTRAP^®的长期采样稳定性，更能满足代谢组学大样品量的需求。

什么是“广泛靶向”代谢组学？

一种整合了非靶向代谢组“广泛性”和靶向代谢组“准确性”检测技术优点的新型代谢组检测技术，属于“新一代靶向代谢组学”。广泛靶向代谢组学利用自建二级数据库，采用MRM扫描模式，高效批量定性、定量鉴定样本中代谢物，获得生物样本中更多、更全、更准代谢谱信息。

“广泛靶向”代谢组学的特点

“广泛靶向”代谢组学的工作流程

“广泛靶向”代谢组学的相关应用案例

1. 医学研究：主要应用于疾病机理研究、生物标志物的发现和验证、个体化诊疗、药物研发、营养评估。

案例文献：A large-scale, multi-center serum metabolite biomarkers identification study for the early detection of hepatocellular carcinoma(Hepatology   IF=13.246)

研究目的：通过对健康人群，乙肝病毒感染患者，肝硬化患者，肝癌患者共计1448例的血清样本进行代谢组学检测分析，发现肝癌新的生物标志物。

研究思路：

检测技术与广泛靶向的技术思路一致

研究结论：本研究通过对健康人群，乙肝病毒感染患者，肝硬化患者，肝癌患者共计1448例的血清样本进行代谢组学检测。结果发现苯丙胺酰-色氨酸（Phe-Trp）和甘氨胆酸（GCA）作为一组panel可以作为有效的分子标志物。其比甲胎蛋白（AFP）对于区分肝癌和肝纤维化高危人群具有更高的诊断性能。

2. 农业科学：主要应用于功能基因组研究（结合转录组和基因组）、植物生长发育、抗逆机制研究、作物农艺性状遗传分子机制研究、蔬果花卉色泽营养代谢机理研究、药用植物资源和活性分子鉴定研究

案例文献：Rewiring of the fruit metabolome in tomato breeding (Cell  IF=31.4)

研究目的：通过分析数百种番茄的代谢组、基因组和转录组的数据集，来揭示全球范围内培育的红色番茄种群中代谢组的自然变化

研究思路：

研究结果：本文用广泛靶向的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)的代谢分析方法来量化果实代谢物。在成熟果实的果皮组织中，共发现了980个不同的代谢物，包括362个已注释的代谢物。为了揭示果实代谢性状的遗传控制，文章在了442份材料中选取2,678,533个SNPs做mGWAS（代谢组的全基因组关联分析）。使用线性模块检测了与3465个基因相关的434,809个显著的SNPs。建立一个多组学的网络来整合上述数据，mGWAS和eQTL结果的重叠产生13361个三重关系(代谢-SNP–基因)，其中包括371个代谢物，970个SNPs，535个基因。最终发现与果实重量有关的基因。

致  谢

广泛靶向代谢组学由武汉迈维代谢（http://www./index/FrontColumns_navigation01-1465993673160FirstColumnId=1.html）在SCIEX QTRAP^®质谱上进行了进一步的开发和商业化，成为新一代靶向代谢组学工作流，部分相关信息由迈维代谢前期公开发表或者后期提供，特此表示感谢！

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