基于高分辨質譜的代謝組學分析技術研究進展

孫曉珊，路 鑫，許國旺

(1.中國科學院大連化學物理研究所，分離分析化學重點實驗室，遼寧 大連 116023；2.中國科學院大學，北京 100049)

代謝組學[1]是以生物體內分子質量小于1 500的小分子代謝物為研究對象，運用多種分析手段，如質譜(mass spectrometry, MS)[2]、核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)[3]、色譜-質譜聯用[4]等，從整體水平上研究胞內代謝物組成及其與生理、病理相關的變化規律。與其他組學相比，代謝組學更接近于表型，能更準確直接地反映外界環境對生命系統的影響[5]，通過與其他組學整合可為生命科學研究提供解決方案[6]。代謝組學已廣泛應用于生命科學的諸多領域，如疾病診斷、藥物安全性評價、藥理研究、營養科學等[7-8]。

生物體內的代謝物數量眾多，如人類代謝組學數據庫(human metabolome database, HMDB)現已收錄超過10萬種代謝物[9]，且代謝物的理化性質各異、濃度范圍跨度9個數量級，代謝組全景分析具有極大挑戰[10]。隨著代謝組學研究領域的不斷拓寬，以及高分辨質譜(high resolution mass spectrometry, HRMS)的快速發展，基于質譜的分析技術逐漸成為組學研究不可或缺的工具。相對于NMR，質譜技術具有檢測靈敏度更高、代謝組覆蓋范圍更廣等[11]特點。代謝組學研究中常用的HRMS主要包括：飛行時間質譜(time of flight MS, TOF MS)、傅里葉變換靜電場軌道阱質譜(Fourier transform Orbitrap MS, FT Orbitrap MS)和傅里葉變換離子回旋共振質譜(Fourier transform ion cyclotron resonance MS, FTICR MS)[12]。相對于低分辨質譜(如三重四極桿質譜)，HRMS具有更高的質量分辨率和質量精度，更有利于發現新的有意義的生物分子，已在非靶向代謝組學研究中得到廣泛應用[13]。為了滿足不同層面的代謝組學研究需……