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Introduction 在上一期推文中，我们介绍了代谢组学基本流程以及主要检测技术（代谢组学 | 第3期.即将发车，快来学习代谢组学基本流程与技术）。本文我们将带你学习掌握代谢组学上游分析。 一般来说，代谢组学检测机构会同时给客户反馈原始数据和矩阵数据，从原始数据到矩阵数据的过程即为上游分析。代谢组学数据上游分析可以基于专业软件（价格昂贵，如Thermo的compound discoverer软件），也可以基于网页工具。这期我们为大家介绍基于网页在线分析工具MetaboAnalyst。 本期的分享包括3个话题： 1. MetaboAnalyst概述 2. MetaboAnalyst 6.0用于代谢组学上游分析数据预处理 3. MetaboAnalystR包简介 1 一、MetaboAnalyst概述 MetaboAnalyst（https://www./）是一个基于网络的平台（如下图），专门用于代谢组学数据的综合分析、解读以及与其他组学数据的整合。在过去的十年中，MetaboAnalyst已经从针对靶向代谢组学数据的统计和功能分析发展到针对定量和非靶向代谢组学数据更精简的分析。除了许多功能增强之外，6.0版本还包含三个新模块——串联质谱处理和化合物注释、用于化学风险评估的剂量反应分析，以及利用代谢组-基因组关联分析和孟德尔随机化进行因果分析。同时，它无需注册，服务器速度较快，可与下游分析较好衔接，自带参数模板。
MetaboAnalyst点击“Click here to start”后即可跳转不同分析模块（如下图），包括液相色谱-质谱光谱处理、峰注释、功能分析、统计分析、富集分析、通路分析、网络分析等，每个模块的更多信息可以参考页面下方的详细介绍。  MetaboAnalyst各大分析模块概览 2 二、MetaboAnalyst 6.0 用于代谢组学上游分析数据预处理 本期我们主要介绍该平台用于代谢组学的上游分析，对原始质谱数据进行预处理。接上步点击“Spectra Processing”后依次进行数据上传、参数设置、数据分析与结果下载。  MetaboAnalyst上游分析模块 该平台对数据格式的要求是：mzML、mzXML、CDF或mzData，质量控制（QC）光谱文件应以"QC_"开头，上传文件格式需要是zip压缩(.zip)格式。以mzML格式的数据文件为例，上传到MetaboAnalyst的每个zip压缩包中均只包含一个mzML数据文件（如下图）。选中文件上传后，点击“Proceed”进入后续操作即可。  MetaboAnalyst上传数据举例 首先选取对应的LC-MS平台类型，例如UPLC-Q/TOF、HPLC-Orbitrap等，不同的平台类型也会影响后续各参数的设置（如下图）。各项操作参数的详细信息可参考网页介绍。  MetaboAnalyst LC-MS/MS 数据预处理参数设置 我们需要先选择算法类型，centWave用于检测高分辨率MS数据；Massifquant用于检测低强度峰，灵敏度较高；MatchedFilter用于检测低分辨率MS数据。我们可以手动设置详细参数，也可以选择平台自动优化参数设置算法。 峰提取中的参数有：与平台液相有关的峰宽范围；描述质量偏差的ppm（parts per million），高分辨率仪器的ppm一般较小；描述质荷比（m/z）差异的mzdiff，用于比较不同代谢物之间质荷比的差异，识别和区分不同的代谢物。 参数一般默认即可，详细信息可参考网页介绍。 根据检测模式的极性选择阳离子或阴离子，产物一般全选即可。 设置参数后进入分析环节，包括扫描感兴趣区域（ROI）、参数优化、导入原始MS数据、峰的选取、对齐、填充、注释等步骤（如下图）。分析数据的同时还可点击“Create Job URL”创建临时链接，以防分析进度丢失。  MetaboAnalyst LC-MS/MS 数据预处理分析页面 待分析结束后可至下一步查看与下载上游分析结果，点击页面左侧导航栏“download”跳转至本次分析结果下载列表（如下图），用于后续的下游分析。  MetaboAnalyst LC-MS/MS 分析结果下载页面 3 三、MetaboAnalystR包简介 MetaboAnalystR软件包与MetaboAnalyst网站同步，专为熟悉使用R代码平台的代谢组学研究人员设计。安装并加载该软件包后，用户可以使用从MetaboAnalyst网站下载的相应R命令历史记录，在本地计算机上重现相同的结果，从而实现最大的灵活性和可重复性。 从2.0版本开始，MetaboAnalystR支持原始光谱数据处理，并将MS数据处理结果直接链接到功能分析中。原始光谱数据处理依赖于XCMS。鉴于centWave算法有许多参数需要优化，而该算法是在XCMS中实现的。在3.0版本中，MetaboAnalystR采用了自动优化工作流来优化所有关键参数，以获得最佳结果。同时，MetaboAnalystR中用于原始光谱处理的所有功能都汇集成一个配套的R包OptiLCMS。MetaboAnalystR 4.0主要侧重于LC-MS/MS原始数据的处理，开始支持MS2光谱数据的数据解卷积，包括数据依赖采集(DDA)和SWATH数据独立采集(DIA)。作为应用最广泛的技术，LC-MS/MS通常采用MS1全扫描和MS/MS，以实现高通量定量和化合物注释。 MetaboAnalystR处理LC-MS/MS原始数据的一般处理步骤包括两部分：（1）MS特征检测； （2）基于MS/MS数据的化学鉴定。 （如下图）（https://www./resources/vignettes/LCMSMS_Raw_Spectral_Processing.html）
Summary 总结一下，MetaboAnalyst平台是一款十分便利的代谢组学在线分析平台，功能覆盖上游分析、统计分析、联合其他组学分析等，平台也提供每一步分析步骤对应的R语言代码以及MetaboAnalystR包。后期我们将继续带着大家一起从浅入深地接触、理解、掌握代谢组学！ 这就是本期的全部内容啦，你学会了吗？后续我们将继续为大家分享代谢组学相关内容。大家对于推送内容有任何问题或建议可以在公众号菜单栏“更多--读者的话”栏目中提出。希望我们能一起成长，共同进步，让医学科研有迹可循！  |
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