基于质谱分析的代谢组学研究进展_任向楠.pdf

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1、第36卷第2期分析测试学报Vol.36No.22017年2月FENXICESHIXUEBAO(JournalofInstrumentalAnalysis)161～169doi:10.3969/j.issn.1004－4957.2017.02.002基于质谱分析的代谢组学研究进展*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

2、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)02－0161－09AdvanceinMetabolomicsBasedonMassSpectrometry*ＲENXiang-nan，LIANGQiong-lin(DepartmentofChemistry，AnalysisCenter，TsinghuaU

3、niversity，Beijing100084，China)Abstract:Massspectrometry(MS)isoneofthemostimportantanalyticaltechnologiesformetabolo-mics．Inrecentyears，metabolomicsbasedonMShasbeenwidelyusedindiseasediagnosis，drugeffectresearch，nutrition，toxicology，sportsmedicine，etc．Thispaperr

4、eviewsthesamplepre-treatment，analyticaltools，dataprocessingmethodandmainapplicationfieldsinthepastfiveyears．Thedevelopmenttendencyofmetabolomicsinfutureisalsoproposed．Keywords:massspectrometry(MS);metabolomics;advance;review代谢组学(Metabolomics，Metabonomics)是指生物体系

5、因生物刺激、病理生理扰动或遗传信息改变［1］等引起的总体、动态的代谢变化。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［2］体组织(肿瘤、肝脏、脑、脂肪组织等)和细胞。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

6、学、运动医学等方面。1代谢组学分析方法的新进展代谢组学又分为靶向性代谢组学(Targetedmetabolomics)和非靶向性代谢组学(Untargetedmetabolomic)。靶向性代谢分析主要是定量特定的代谢物，典型的是关注一种或几种相关的代谢通路。常用于研究药物代谢的药代动力学，衡量某种疗法或基因修饰的效果。靶向性代谢分析的流程是代谢物标准品的液相色谱－质谱联用分析(LC－MS)，选择性离子监测，分析方法优化和标准曲线制作，样品前处理，样品提取物LC－MS［3－6］分析，通过对比样品和标准品进行数据分析，

7、定量特定的代谢物。非靶向性代谢组学范围宽泛，目标是从生物样本中同时分析尽可能多的代谢物。而非靶向性代谢组学的步骤是样品前处理，代谢物提取，LC－［3－4，7－9］MS全扫描检测，数据预处理，统计分析及差异代谢物结构鉴定。1.1样品前处理样品前处理直接关系到信息获取的准确性，非靶向性代谢组学的样品前处理要求尽量不破坏代谢组分，以获得尽可能全的代谢信息。靶向性代谢组学则更关注提取的效率，用回收率、精密度、准确性等表征。本实验室用甲醇－乙腈(1∶1)去除血浆中的蛋白，建立了大鼠血浆的高效液相色谱－时间收稿日期:2016－0

8、9－30;修回日期:2016－11－28基金项目:国家自然科学基金项目(U1333132，81230079);科技部国际科技合作项目(2011DFA31860);国家科技重大专项(2014ZX09304307001，2014ZX09201022－004，2014ZX09201022－005)*通讯作者:梁琼麟，研究方向:生命分析化学，Tel:0