2025-09-09
Highlights
1.代謝組涵蓋(gai)哪(na)些產品？有(you)什么(me)特(te)點？
2.想(xiang)做代謝(xie)組(zu)但是(shi)不知如何下手？為你提供(gong)三個代謝(xie)組(zu)研究(jiu)清晰思(si)路(lu)。
3.派森諾(nuo)代謝組學產品優勢(shi)匯總，滿足不同研究階段的高效需求。
在生(sheng)命科(ke)學研(yan)究(jiu)(jiu)、精準醫療探索以(yi)及食品(pin)科(ke)學等(deng)領(ling)域，代謝組學技術正成為解鎖復雜生(sheng)物(wu)機制的鑰匙。然而(er)(er)，面對靶(ba)向代謝、非(fei)靶(ba)代謝組和(he)類(lei)靶(ba)代謝這三種常用技術，許多科(ke)研(yan)人員(yuan)和(he)從業者常常陷入選擇困境，究(jiu)(jiu)竟(jing)哪種技術更契合(he)自(zi)身(shen)研(yan)究(jiu)(jiu)需(xu)求？其實(shi)，答案(an)并非(fei)是非(fei)此即彼(bi)，而(er)(er)是要(yao)基于(yu)研(yan)究(jiu)(jiu)目標、樣本特性和(he)數據需(xu)求，找到最適配的技術路徑。
一、代謝組產品有哪些？核心差異(yi)是什么(me)？
要選(xuan)對技術(shu)，首(shou)先(xian)需要明(ming)確三者的核(he)(he)心定義(yi)與本(ben)質區別，這就像在工具箱里選(xuan)工具，得(de)先(xian)知道(dao)扳手、螺(luo)絲刀、鉗子各自的功能定位(wei)。代謝組核(he)(he)心產品本(ben)質上分為三類：非靶代謝組、靶向代謝組、廣靶代謝組。
1、非靶(ba)代謝組（Untargeted Metabolomics）
非靶向代(dai)(dai)謝組學主要利用色譜-質譜聯用技(ji)術，無偏向性的(de)(de)(de)檢測細胞、組織、器官(guan)或者生物體內受到刺激或擾(rao)動前后所有小分(fen)子代(dai)(dai)謝物的(de)(de)(de)動態(tai)變化。基于標準品構建的(de)(de)(de)數據庫及公共數據庫等信息匹(pi)配，對樣本中代(dai)(dai)謝物進行(xing)搜庫定(ding)性和(he)相(xiang)對定(ding)量，通過生信分(fen)析(xi)篩選差(cha)異代(dai)(dai)謝物，對差(cha)異代(dai)(dai)謝物進行(xing)通路分(fen)析(xi),揭示其變化的(de)(de)(de)生理機制。
技(ji)術原理：采(cai)用高分辨率質譜+數據依賴性(xing)采(cai)集（DDA）模式，根據不(bu)同樣(yang)品在(zai)相同的色譜質譜分析(xi)條件(jian)下的相對(dui)(dui)信號強度來分析(xi)，利用物(wu)質峰面積進行歸一化(hua)處理(li)進行相對(dui)(dui)定量。
優勢(shi)：可同(tong)時檢測已(yi)知和(he)未知代(dai)謝物(wu)，適合生物(wu)標志物(wu)篩選和(he)新(xin)機制探索；可一(yi)次性獲得幾千個代(dai)謝物(wu)的信(xin)息，方(fang)便進行大量(liang)生信(xin)分(fen)析(xi)并(bing)畫圖，充(chong)實文章內容；無需提前明確目標代(dai)謝物(wu)，降(jiang)低研究初期的設計門檻。
局限(xian)性：定(ding)量(liang)準確性低(di)：僅提供相對定(ding)量(liang)（如差異倍數）而(er)非絕對濃度；靈敏(min)度不足：低(di)豐(feng)度代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)易漏檢（如激素(su)類(lei)物(wu)質(zhi)）；后續可能需要靶向代(dai)謝(xie)(xie)組進一步驗證目(mu)標代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)的(de)表達。
適用場景：
疾病研究(jiu)：疾病(bing)(bing)早期潛在標志物篩選(xuan)（如腫瘤、糖尿病(bing)(bing)、神經退行性(xing)疾病(bing)(bing)）、疾病(bing)(bing)分型代謝特征挖(wa)掘；
生物機制：基因敲除/過表達對代謝組的影響、環(huan)境(jing)脅迫（干旱、重(zhong)金(jin)屬、藥物處理）下生物代謝響應機制；
產品研發(fa)：新型食品(pin)/保健(jian)品(pin)的代謝差異分(fen)析、微生(sheng)物發酵(jiao)過程中代謝物變化追(zhui)蹤；
2、靶向代謝組學(targeted Metabolomics)
靶向代(dai)謝(xie)(xie)組(zu)學，針對(dui)特定某一物質或某一類代(dai)謝(xie)(xie)物進行檢(jian)測的代(dai)謝(xie)(xie)組(zu)學方法，以標準(zhun)品(pin)為參照，利用多反應(ying)監測(MRM)技(ji)術對(dui)目標代(dai)謝(xie)(xie)物進行準(zhun)確的定性定量(liang)分析(xi)。相對(dui)于(yu)非(fei)靶代(dai)謝(xie)(xie)組(zu)分析(xi)，靶向代(dai)謝(xie)(xie)組(zu)學具(ju)有特異性強，靈敏度高和(he)定量(liang)準(zhun)確等特點(dian)。
技(ji)術(shu)原理：采用(yong)(yong)液質聯(lian)用(yong)(yong)（LC-MS/MS）分(fen)析(xi)技術，搭配多反應監測技術（MRM）進行(xing)靶(ba)向檢測，基于(yu)標準品(pin)建立(li)標準曲線，實(shi)現絕對定量。
優勢：檢測(ce)靈敏度高，定(ding)量準確性(xing)高，重復性(xing)好(hao)，能精準捕(bu)捉(zhuo)低(di)豐度目標代謝物，避免干擾信號(hao)影響；靶(ba)向代謝組(zu)檢測(ce)結(jie)果(guo)可作為非靶(ba)代謝結(jie)果(guo)的(de)驗證。
局(ju)限性：一次(ci)性檢(jian)測(ce)的物(wu)(wu)質種類有(you)限，通量較低；無法發現新(xin)物(wu)(wu)質：僅能檢(jian)測(ce)已(yi)知(zhi)且可購買(mai)標準品的代謝物(wu)(wu)。
適用場景：
標志物驗證：非靶篩選出的(de)潛在標志物在大規模樣(yang)本(ben)（如數百(bai)例臨床(chuang)樣(yang)本(ben)）中的(de)定量驗證；
臨床檢測：疾病診斷標志(zhi)物(wu)的(de)含量(liang)檢測（如糖尿(niao)病患者的(de)糖化血紅蛋白、腫(zhong)瘤(liu)患者的(de)特定脂質分子）；
藥物研(yan)發：藥物代謝動力學(xue)分析(xi)（如藥物在體內的(de)(de)吸收(shou)、分布、代謝、排泄過程）、藥物療(liao)效評估（如藥物干預后目標(biao)代謝物的(de)(de)變化(hua)）；
質(zhi)量控制：食品(pin)(pin)(pin)/保健品(pin)(pin)(pin)中特定成(cheng)分的含量檢測（如維(wei)生素(su)、多酚、重金屬）、化妝(zhuang)品(pin)(pin)(pin)中違禁成(cheng)分篩查。
3、廣靶代謝組（Widely-targeted metabolomics）
將非靶(ba)向代謝(xie)組(zu)學高(gao)(gao)通量(liang)的(de)優(you)點與靶(ba)向代謝(xie)組(zu)學高(gao)(gao)準確(que)度、高(gao)(gao)靈敏(min)度的(de)優(you)點結合(he)起來的(de)一種新型代謝(xie)組(zu)學檢測(ce)(ce)技術(shu)，特別適(shi)合(he)做大樣品量(liang)的(de)檢測(ce)(ce)。
技術原理(li)：采(cai)用液(ye)質聯(lian)用（LC-MS/MS）分析技(ji)術(shu)，搭配多反(fan)應監(jian)測技(ji)術(shu)（MRM）進行靶向檢(jian)測。
優勢：與傳統靶向技術相比(bi)，能夠定(ding)性(xing)更多的化合物；定(ding)性(xing)準(zhun)確(que)性(xing)優于非靶，數據可靠性(xing)強。
局(ju)限性：定量方式為相對(dui)定量，無法(fa)獲取(qu)代(dai)謝物(wu)的絕對(dui)濃度；
適(shi)用場景：
大規模(mo)篩選(xuan)：數百例樣本的多代(dai)謝物同步檢(jian)測（如隊(dui)列(lie)研究中的代(dai)謝特征分析）；
特定代謝組分析：植物次生(sheng)代(dai)謝物篩查、揮發性代(dai)謝物檢(jian)測、中藥(yao)代(dai)謝組(zu)分析、組(zu)織脂質組(zu)檢(jian)測；
成本敏(min)感型研究(jiu)：需廣覆蓋檢測，但預算(suan)有限，無法(fa)同時開展非靶+靶向(xiang)檢測的場景。
二(er)、代謝(xie)組研究(jiu)思路
思路1：基(ji)于非靶向代謝(xie)(xie)組學，整(zheng)體描述代謝(xie)(xie)物種類和(he)豐(feng)度信息，篩選(xuan)目標差異代謝(xie)(xie)物，篩選(xuan)關鍵富集(ji)途徑(jing)。
思路(lu)2：對(dui)非靶代謝組學的結果(guo)進(jin)行(xing)深(shen)入拓(tuo)展，通過非靶代謝組學結合靶向代謝組學，或(huo)其他相應基礎驗證(zheng)(zheng)實驗進(jin)行(xing)研究，后續(xu)要對(dui)這些數據進(jin)行(xing)深(shen)入挖(wa)掘，解(jie)析所研究現象涉及的具體機(ji)理(li)，或(huo)對(dui)篩選到的代謝物進(jin)行(xing)驗證(zheng)(zheng)。
思路3：多組學聯合分(fen)析(xi)(xi)對(dui)來自(zi)不同水平（基(ji)因、蛋白、代謝物）的批量數據(ju)(ju)進行歸一化處理、比(bi)較分(fen)析(xi)(xi)與相關(guan)性等統計學分(fen)析(xi)(xi)，建立不同層次分(fen)子(zi)間(jian)的數據(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)；同時結合KEGG通路富集、分(fen)子(zi)互作等功能分(fen)析(xi)(xi)，系(xi)(xi)統全面地解析(xi)(xi)分(fen)子(zi)功能和調(diao)控(kong)機制。
三、派森(sen)諾代謝組學產品優勢
1.代謝(xie)產(chan)品覆蓋全——非靶向代謝組學、靶向代謝組學、脂(zhi)質(zhi)組學、風味組學、植物廣靶等；
2.主流(liu)的高(gao)分(fen)辨率質(zhi)譜——超高效液(ye)相色譜(pu)儀(yi)和高分辨(bian)率的質譜(pu)儀(yi)（Orbitrap Exploris? 120 | Thermo）；
3.派森諾全(quan)新代(dai)謝(xie)數據庫——總(zong)計(ji)代(dai)謝(xie)物 62w+；MSMS 圖譜(pu)總(zong)計(ji) 2100w+；實現超高量物質種類的(de) 3D 定性；7 大分庫為代(dai)謝(xie)組學提供(gong)更(geng)高的(de)廣度和(he)精(jing)度；
4.豐富的項目實測經驗——積累了數百個物種不同樣(yang)本(ben)類型的代謝組項目實測經驗；
5.穩定的數據(ju)產出與(yu)質控——質(zhi)量不打(da)折(zhe)，正負分掃，QC、內標+實(shi)時質(zhi)控；
6.臨床大隊列(lie)專屬研究方案——更科學(xue)的(de)上機(ji)設計;更全(quan)面的(de)質量控制(zhi);獨(du)家(jia)的(de)數據(ju)采(cai)集;多種(zhong)批次矯(jiao)正算(suan)法；
7.提供完(wan)整的物質定性與注釋——完(wan)善(shan)而豐富(fu)的標簽信息，讓結果解讀更(geng)輕松；
8.非靶代謝組結果通過云分析可視化(hua)系統交付(fu)，分(fen)組方案支持任意調整、圖表(biao)豐富支持多樣(yang)交(jiao)互、補充分(fen)析無需等待、高級分(fen)析自由掌握。
四、案例分享
英文名稱：Microbiome and metabolome features in inflammatory bowel disease via multi-omics integration analyses across cohorts
研究方法：轉錄組、代謝(xie)組（非(fei)靶(ba)+靶(ba)向）
發表期(qi)刊：Nature communications
發表時間：2023年
影響因子：15
研究(jiu)表明，腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)和(he)代謝物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)與炎(yan)癥性腸(chang)病（IBD）的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重程度(du)息息相關(guan)。然而，各種研(yan)究結果的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)異(yi)阻礙了(le)我(wo)們了(le)解腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)和(he)代謝物(wu)(wu)(wu)在IBD診斷中的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，以及它(ta)們作(zuo)為(wei)可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)(de)診斷生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)標志物(wu)(wu)(wu)所蘊含的(de)(de)(de)(de)(de)潛力。在這(zhe)項(xiang)研(yan)究中，采用了(le)整(zheng)合糞便宏基因組(zu)學(xue)(xue)和(he)代謝組(zu)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)組(zu)學(xue)(xue)方法(fa)來研(yan)究IBD腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)。構建了(le)多(duo)組(zu)學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)相關(guan)圖(tu)，突(tu)出了(le)腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)轉化(hua)缺(que)陷和(he)氨酰-tRNA合成酶的(de)(de)(de)(de)(de)顯著(zhu)變化(hua)。最后確定了(le)用于IBD診斷的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)組(zu)學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)標志物(wu)(wu)(wu)，并在多(duo)個全球隊列中進(jin)行了(le)驗證。研(yan)究結果為(wei)制定IBD宿主-微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組(zu)相互作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)機制假說提供了(le)寶貴的(de)(de)(de)(de)(de)見(jian)解和(he)重要資源。
圖1 IBD 糞便宏基因組學(xue)和代(dai)謝組學(xue)跨隊列整合分析的工作流程
五、總 結
代謝組學技術的(de)選擇，從(cong)來沒有(you)最(zui)優(you)解，只(zhi)有(you)最(zui)適(shi)合。簡單來說：
想探(tan)未(wei)知，選非靶代謝組；
想(xiang)定(ding)已知，選靶向(xiang)代謝組；
想(xiang)既廣又準(zhun)，選類(lei)靶(ba)/廣靶(ba)代謝。
當然，在實際研究(jiu)中(zhong)，三(san)者也(ye)常搭(da)配使用(yong)，非靶發現(xian)差異，靶向(xiang)精(jing)準定量(liang)，形成發現(xian)、驗證(zheng)的(de)完整研究(jiu)鏈條。無論選擇哪種技術(shu)，核(he)心(xin)都是圍繞(rao)研究(jiu)目(mu)標(biao)，讓技術(shu)服務(wu)于科學問題(ti)，希(xi)望這篇(pian)文章能幫你(ni)理清思路，找到(dao)最(zui)適合(he)自己的(de)代謝組學技術(shu)方案(an)，讓科研和應用(yong)之路更高效、更順暢(chang)！
