LC-MS非靶向代谢组学研究流程及寻找Biomarker的经典案例

一、原理简介

LC-MS非靶向代谢组学采用高效液相色谱作为分离系统，以高分辨率质谱为检测系统，对样本中的代谢物进行分析检测。质谱检测主要是基于被测代谢物的质荷比（m/z）不同，选择数据依赖性扫描方式（DDA）对代谢物进行扫描，即对选定范围内质荷比的母离子进行全扫描，获得一级谱图，然后从全扫描质谱中选择的多个母离子进行二级扫描，获得二级谱图。最后使用一级谱图和二级谱图与数据库匹配进行代谢物的鉴定和定量分析。该技术具有样品前处理简单、检测范围广、分离能力强等优点，是代谢组学研究中常用的分析手段。

 图1 数据依赖性扫描方式原理图（Jian et al., 2020）。

二、技术路线

LC-MS非靶代谢组学的技术路线包括实验检测和数据分析两大部分，其中实验部分包括样本收集、代谢物提取、代谢物检测，数据分析包括原始数据的处理、数据质控、数据评估、统计分析。统计分析通过单变量统计分析和多变量统计分析方法，筛选出组间差异的代谢物，然后对其代谢通路进行分析。

图2 LC-MS非靶向代谢组学检测技术路线图。

三、检测物质类型

LC-MS非靶向代谢组学检测的物质类型包括碳水化合物及其代谢物、氨基酸及其衍生物、有机酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、生物碱类、辅酶和维生素类、激素及其相关物质、苯及其衍生物、杂环化合物等多种化合物。

图3 LC-MS非靶向代谢组学检测的物质类型图（部分展示）。

四、揭秘项目实测数据

我司对小鼠血清、肝脏、肺泡灌洗液样本进行LC-MS非靶向代谢组学检测，发现小鼠血清检出1298种代谢物，小鼠肝脏检出1213种代谢物，肺泡灌洗液检出709种代谢物。样本代谢物的检出情况与样本的处理、组织类型等相关，因此上面数据仅供参考。