广泛靶向代谢组介绍
代谢组学——广泛靶向代谢组
一、研究概述20世纪80年代，英国帝国理工大学Nicholson教授首次提出了代谢组学的概念，被誉为“国际代谢组学之父”。
2005年，加拿大基因委员会投资750万美元创建了“人类代谢组计划”(HMP)，最终构建了HMDB代谢组数据库。
在这十年来，代谢组学检测技术也经历了由核磁(NMR)转向气质联用(GCMS)再到液质联用(LCMS)的发展历程，检测结果的有效信息量也有了10倍的提升。
代谢组学相较于其他组学的优势在于：（1）据估计，人类含有约6500种小分子代谢物，尽管新的和更灵敏的测量技术正逐步揭示更多的化学物种，然后代谢物的数量仍然可能比在人类中发现估计的25000个基因、100000个转录组和1000000个蛋白质少；（2）代谢组检测的是基因组、转录组和蛋白组的可变性下游表型，从而可以提供高度整合的生物学状态概况；（3）代谢组学是一种精确和无创的工具，用于识别药物治疗作用和可能的毒理学效应，并分离遗传学、微生物活性和营养对整体代谢表型的作用二、广泛靶向代谢组目前，代谢组学的研究主要包括靶向代谢组和非靶向代谢组。
靶向代谢组（Targeted metabolomics）：少数已知代谢物定性和定量检测，具有灵敏度高、定性定量准确的特点；非靶向代谢组（Untargeted metabolomics）：同时检测数百乃至数千种代谢物（包括已知和未知代谢物），但其灵敏度较之靶向代谢组低1-2个数量级，定性定量准确性也相对较差。
今天小编介绍的就是一种整合了非靶向和靶向代谢物检测技术优点的新型代谢组检测技术——广泛靶向代谢组（Widely Targeted Metabolome）。
广泛靶向代谢组（Widely Targeted Metabolome）作为第二代或者新一代靶向代谢组（Next Generation Metabolome）技术，区别于现有代谢物检测方法，该技术平台建立了LC-MS/MS代谢物标品数据库，整合了非靶向和靶向代谢物检测技术的优点，可以检测覆盖18大类，2500多个代谢物，实现了高通量、高灵敏、广覆盖的靶向代谢物检测。
广泛靶向代谢组介绍
广泛靶向代谢组介绍广泛靶向代谢组学是一种研究生物体内所有代谢物的方法，旨在全面理解生物体内代谢物的种类、变化趋势以及与生物体功能、环境和疾病的关联。
广泛靶向代谢组学利用先进的技术和分析方法，全面而高效地检测和鉴定生物体内代谢产物，并通过统计学方法对其进行分析和解释。
广泛靶向代谢组学采用高效液相色谱质谱联用（LC-MS）和气相色谱质谱联用（GC-MS）等先进分析技术，可以检测数千种代谢产物，包括小分子有机物、蛋白质、核酸和糖类等。
通过对这些代谢产物的量和质谱信息进行分析，可以探索生物体内代谢物的组成、生成与消耗的动态变化，从而揭示生物系统的代谢规律。
广泛靶向代谢组学在生物医学研究中具有广泛的应用领域。
首先，广泛靶向代谢组学可用于生物标志物发现和生物体健康状态的评估。
代谢组学分析可以鉴定与疾病相关的代谢特征，从而为疾病早期诊断提供依据，并为个体化治疗策略的制定提供参考。
其次，广泛靶向代谢组学可用于药物研发和药物代谢动力学研究。
通过分析生物体内代谢产物的变化，可以评估药物在体内的代谢过程和代谢产物的生成情况，为新药的发现、开发和药代动力学研究提供重要的信息。
此外，广泛靶向代谢组学还可应用于食品安全和农业领域。
通过分析食品中的代谢物，可以评估食品的质量、安全性和营养价值，从而为食品生产和安全监管提供科学依据。
在农业领域，广泛靶向代谢组学可以用于研究植物代谢过程和生物体对环境胁迫的响应机制，为植物育种和农作物产量提高提供指导。
广泛靶向代谢组学的主要挑战包括样品的制备和分析技术的改进。
由于生物体内代谢物的种类繁多且浓度差异较大，样品制备过程对结果的准确性和可靠性具有重要影响。
此外，仍需要改进分析技术，提高分析的准确性、灵敏度和高通量性能，以应对复杂样品的分析需求。
总之，广泛靶向代谢组学是一种全面观察和分析生物体内代谢物的方法，具有广泛的应用前景。
通过对生物体内代谢物的组成和变化进行研究，可以深入理解生物体的代谢规律、疾病发生的机制以及药物的作用机制，为健康状况评估、药物研发和食品安全等领域提供重要的科学基础和技术支持。
全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学的关系
全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学是两种在代谢组学研究中常用的分析方法。
虽然它们在技术和研究范畴上有所不同，但两者之间有着密切的关系。
本文将从不同的角度分析全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学的关系，探讨它们在代谢组学研究中的应用和意义。
一、全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学的定义全谱代谢组学是一种综合性的代谢组学分析技术，通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）或气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）等手段，对生物样本中的所有代谢产物进行全面、系统的分析，以获取样本中所有代谢产物的种类和含量等信息。
广泛靶向代谢组学是指在全谱代谢组学的基础上，通过设定一系列靶向代谢产物进行分析，针对特定的代谢途径、代谢产物类别或生物化合物进行有针对性的研究。
这种方法相比于全谱代谢组学更加注重对特定代谢产物的定量和分析。
二、全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学的关系1. 共同点虽然全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学在技术和研究目的上有所不同，但它们都是代谢组学研究中的重要分析手段，都可以为研究者提供丰富的代谢信息。
两者都能够全面、系统地分析生物样本中的代谢产物，发现与疾病、环境等相关的代谢异常。
2. 差异点全谱代谢组学更加侧重于对所有代谢产物的分析，它涉及到的代谢产物种类繁多，分析范围广泛，能够为生物样本提供全面的代谢信息。
而广泛靶向代谢组学则更加注重对特定代谢产物的定量和分析，其研究范畴相对较窄，但能够提供更加精准的代谢信息。
三、全谱代谢组学和广泛靶向代谢组学在代谢组学研究中的应用1. 全谱代谢组学的应用全谱代谢组学可以广泛应用于生物医学、生态环境、农业科学等领域的研究中。
在生物医学领域，全谱代谢组学可用于疾病诊断、治疗效果评估、药物代谢和毒性评价等方面。
在生态环境领域，全谱代谢组学可用于环境污染物的监测和生物标志物的发现。
在农业科学领域，全谱代谢组学可用于农作物的营养状况评估和抗逆性研究等方面。
2. 广泛靶向代谢组学的应用广泛靶向代谢组学在药物研发、疾病生物标志物的筛选、营养代谢和毒性代谢机制研究等方面都有着重要的应用。
广泛靶向代谢组技术
广泛靶向代谢组技术广泛靶向代谢组技术是一种新兴的代谢组学技术，适用于各种样本的全谱代谢物分析。
这种技术可以同时检测数千种化合物，并提供高通量数据，以揭示生物体内的多个代谢途径和生物标志物。
目前，代谢组学在生物医学、生态学和食品科学等领域得到了广泛应用。
广泛靶向代谢组技术的原理是利用质谱法对样品中的代谢物进行定量和鉴定。
该技术采用了小分子化合物分析技术，不同于传统的基于分子量选择离子扫描（Selected Ion Monitoring，SIM）或选择离子反应（Selected Reaction Monitoring，SRM）的方法。
它可以在一次分析中同时监测成千上万个质量信号，并确定代谢物的相对丰度。
这种方法具有高度的可重复性和准确性，可以准确识别大量化合物，包括极性化合物和离子化合物。
此外，该技术还可以检测SNPs和化学修饰对代谢物产生的影响。
广泛靶向代谢组技术的操作流程包括样品制备、质谱分析和数据处理。
在样品制备方面，通常采用蛋白沉淀、洗涤、干燥等处理方法。
质谱分析一般采用多反应监测（Multiple Reaction Monitoring，MRM）或全谱扫描（Full Scan）的方法进行。
MRM方法可以提高信号的选择性和灵敏度，降低噪音的产生。
全谱扫描方法可以监测所有质量信号，并且不会错过任何已知或未知的代谢物。
数据处理包括特征提取、预处理、缺失值填充和统计学分析等步骤。
这些步骤旨在减少误差和干扰，并提高数据的可靠性和精准度。
广泛靶向代谢组技术的应用范围非常广泛。
例如，它可以用于生物体的药物代谢动力学研究、食品安全评估、植物遗传育种和环境毒理学研究等领域。
现在许多研究都将代谢组技术与其他分析技术相结合，例如基因编辑技术、蛋白质组学和转录组学等。
这种多级别的系统生物学方法可以更好地理解生物系统的功能，识别新的生物标志物和药物靶标，为疾病治疗提供新的思路。
靶向代谢组学
靶向代谢组学靶向代谢组学是一种利用细胞内分子过程，以准确检测细胞或其他实体组织（如植物）中代谢物水平的研究。
它有助于研究者深入了解特定实验的结果，检测物质的调节和靶向治疗的可能性，从而加速研发新药物。
代谢组学建立在代谢学的基础上，代谢学是一门当今广泛研究的医学学科，它涉及到细胞的生理和分子水平上发生的活动，包括细胞产生和分解代谢物，以及与其他细胞和环境中的物质之间的相互作用。
此外，它还涉及研究细胞代谢如何受遗传、环境和其他因素影响，并且由此产生的变异如何影响疾病发展。
靶向代谢组学是一个多学科的跨界学科，它结合了分子生物学、细胞生物学、代谢学、计算机科学和其他生命科学领域的方法，将各种技术应用到一起，以揭示在特定上下文中细胞代谢发生的变化。
根据不同的应用领域，靶向代谢组学技术也可以被称为代谢疾病靶向分析（MDTA）、生物样本分析（BSA）、代谢导向药物研发（MDDR）、快速代谢检测（FMD）等等。
一般来说，靶向代谢组学一般包括实验设计、样品处理和分析三大步骤。
实验设计考虑的因素包括样品的收集、处理、存储和准备，施加的因子（如环境因素、光照和温度等），以及实验中添加的药物。
样品处理包括样品质控、细胞分离和提取，以及对样品进行活性检测、组学分析等处理步骤。
最后，分析可能包括液相色谱质谱（LC-MS）或质谱（MS）技术，以提取代谢信息，并通过数据挖掘、可视化等技术，将结果进行推断和验证。
靶向代谢组学在生命科学领域非常有用，用于分析病理与健康的对比，以揭示疾病的潜在机制，明确病理过程中发生了哪些变化，以及这些变化如何影响组织结构和功能。
此外，它还用于研究环境因素（如污染物）如何影响生物体的代谢反应，以及如何由此导致疾病发生。
相比传统的方法，靶向代谢组学的优势在于更加准确、快速、灵活地检测各种细胞代谢物水平，更好地反映出细胞和组织中发生变化的情况，以及变化如何影响到疾病发展。
因此，靶向代谢组学正在改变疾病研究领域，使研究者能够更好地理解细胞组织学、分子和功能之间的关系，以加速新药物的研发。
靶向代谢组学
靶向代谢组学靶向代谢组学（Targeted Metabolomics）是代谢组学研究的重要组成部分，也是全代谢组研究的延伸与拓展。
相对于全代谢组分析而言，靶向代谢组分析具有特异性强，检测灵敏度高和定量准确等几个特点。
通过对血液、尿液或其他体液以及组织中某一特定的代谢物的富集与准确定量定性分析，一方面可以结合其它实验数据揭示相关的分子生物学作用机制，另一方面，也可以为后续代谢分子标志物的深入研究和开发利用提供有力支持。
靶向代谢组学可以用于：验证有非靶向代谢组学实验提出的假说；进行基于假说的探索性实验，针对特定代谢物，研究代谢模型。
靶向代谢组学分析成功的关键因素是准确度、高通量和可靠性。
靶向代谢组学鉴定一般采用GC/MS系统的选择性离子监测 (SIM)，或在三重串联四极杆LC/MS系统上用多反应离子监测 (MRM) 进行靶向MS/MS。
SIM比全扫描图谱采集具有更高的灵敏度，在单四极杆质谱中，这种灵敏度增强的原因是延长了所选择离子的采集时间。
因为监测的是一个很小的质量窗口，所以质量色谱图只代表对极为特定质量的检测。
在大多数情况下，灵敏度可以提高 10 倍。
MRM是进行质谱定量的选择方法，与SIM相比更为灵敏、更加特异。
可以产生独特的碎片离子，可对非常复杂基质中的目标化合物进行监测和定量。
靶向代谢组学的一般分析流程为：1. 数据采集第一步是得到标准品。
如果无法从市场上买到，就必须定制合成。
然后通过优化产物离子碰撞能量以得到的信号，再通过测定三重串联四极杆测定代谢物的MRM跃迁值。
2. 定量接下来用定量分析软件对MRM数据进行处理，得到报告。
3. 统计分析和解释将定量报告输入统计分析软件包，用统计工具，如ANOVA，对数据进行处理。
靶向代谢组学分析流程靶向代谢组学研究路线。
百泰派克已开发的靶向代谢组学服务Targeted Metabolomic Pathways糖类及糖代谢。
Organic CompoundsAcyl CoAs。
靶向代谢组学分析
靶向代谢组学分析代谢组学（Metabolomics）是指将大量生物样品与所涉及的代谢物，并深入探索代谢组复合体的系统性研究。
它是一种新兴的、多学科交叉的研究，是系统设计、生物信息学、生物工程、分子生物学、化学分析、和生物化学等研究学科的融合。
通过对生物样品的组学分析，能够识别特定的代谢物，为进一步探讨生物体的生理调节机制和生物标志物的研究提供重要的线索。
有效地识别和分析代谢组复合体是进行深入研究和系统分析的基础，是生物医学研究的重要手段之一。
靶向代谢组学技术是一种新兴的研究，旨在以特定的代谢物为识别目标，对样品的代谢物进行定性和定量的检测。
这种方法可以探测一些重要的代谢物，以便更好地了解生物体的内部代谢机制。
此外，通过靶向代谢组学分析，还能揭示代谢反应的活性状态，进一步深入了解有关生物样品的分子特征。
靶向代谢组学分析包括对受检样品进行样品处理，定性和定量检测等多个步骤。
首先是样品处理，将样品进行提取、纯化等处理；其次，利用一定的分析方法，提取样品中特定代谢物，进行代谢物定性和定量分析；最后，根据定性和定量分析结果，结合生物学背景知识，为特定生物反应和疾病的研究提供有效的支持。
传统的生物学研究方法主要针对样品的某些成分进行定量分析，因此忽略了尚未发现的全部代谢物的生物学意义。
而靶向代谢组学分析，是从整体上系统性描述生物样品中特定代谢物的表观代谢情况，从而可以更好地揭示生物样品的细胞代谢状态，以及特定表型对应的代谢网络变化。
此外，靶向代谢组学还可以用于诊断和预测算法中，用于识别和诊断不同疾病状态的特征性代谢模式，并可以用于在临床诊断中选择合适的治疗方案。
从上文可以看出，靶向代谢组学分析是一种新兴的研究方法，可以有效地识别特定代谢物，可以在系统分析和疾病诊断中发挥重要作用。
未来，靶向代谢组学分析将会发展出更加深入，更加灵活的应用，为研究有关系统代谢物和疾病状态的机理提供有效的支持。
广泛靶向代谢组介绍 PPT
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
数据分析（定性）： 利用MRM检测到 的信息（RT，Q1， Q3）在MWDB3.0 数据库中匹配物质 信息。
2.产品特点
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
2.产品特点
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
广泛靶向代谢组介绍
1.1代谢组学与系统生物学
1.背景知识
1.1代谢组学与系统生物学
1.背景知识
代谢组是生物体表型的基础和直接体现者。代谢组与基因组、转录组、 蛋白组相比更接 近生物体的表型， 基因组和蛋白组的微小变化可以在代谢组层面得以体现和放大 。代谢 产物作为生物体在内外因素作用下基因转录和蛋白表达的最终结果， 是生物体表型的物 质基础。
100.4
10..0.7
10..0.7
1000.0 7.49
1000.0
EPI scan (Enhanced Product Ion)
Q1
Q2
LIT
100.1 (CE=30eV)
100.4
10..0.7
1000.0
249.2
141.2 189.1
91.0
Intensity Intensity
意义：发掘物种特异代谢物，
数据库建立：通过标准品、人工解谱、 文献资料和数据库匹配等手段，鉴定 物质，建立代谢组数据库。
2.产品优势
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
2.产品特点
MRM扫描：利用物质检测相关参数（Q1，Q3，RT，DP，CE）检测不同样本中物质的相对 含量，获得物质的定性定量数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
mGWAS产品应用与案例
题 目： Metabolite-based genome-wide association studies in plants
期 刊 名：Current Opinion in Plant Biology 发表时间：2015，24:31-38 技术平台：广泛靶向代谢组，二代测序 文章内容：The plant metabolome is the readout of plant
对其进行进一步方法优化，
IDA critetia
发现更多潜在的代谢物离子， 发掘更多有生物学功能的代 谢物，建立物种特异质谱代 谢数据库的过程。
Q1
Q2
Q3
100.1 (CE=5eV) 100.1
100.4
100.4
10..0.7
10..0.7
1000.0 7.49
1000.0
EPI scan (Enhanced Product Ion)
physiological status and is regarded as the bridge between the genome and the phenome of plants. Unraveling the natural variation and the underlying genetic basis of plant metabolism has received increasing interest from plant biologists.
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
数据库建立：通过标准品、人工解谱、 文献资料和数据库匹配等手段，鉴定 物质，建立代谢组数据库。
2.产品优势
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
2.产品特点
MRM扫描：利用物质检测相关参数（Q1，Q3，RT，DP，CE）检测不同样本中物质的相对 含量，获得物质的定性定量数据。
拥有自建MVDB V2.0数据库 数据库
低通量 一次可以检测100-200种物质 低灵敏 主要检测初生代谢物 重复差 一般至少6次生物学重复 定量差 QTOF先天不足 数据库 公用普通数据库信息
2.1广靶与非靶流程比较
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
2.产品特点
TurboV 离子源
离子传输
一级四极杆
LINAC™ 线性加速碰撞室
三级四极杆 线性离子阱
检测器
非靶向代谢组： 全扫——数据分析 全扫——挑选含量高的采集二级谱——数据分析
2.产品特点
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
MIM scan (Multiple Ion Monitoring)
建库：基于MIM-EPI的方法，
广靶+重测序（mGWAS）
题 目： Genome-wide association analyses provide genetic and biochemical insights into natural variation in rice metabolism
期 刊 名：Nature Genetics 发表时间：2014，46:714-721 技术平台：广泛靶向代谢组，二代测序 材 料：529份水稻自然群体，选取水稻五叶期剑叶 方案设计：通过广泛靶向代谢组检测技术，获得水稻剑叶的代谢组数据，利用重测序获得材料SNP信
Chen et al，MP，2013
100 150 200 250 m/z, Da
Peak annotation MS/MS spectural tags
(MS2T Library)
Standard compound Literature search Database search
MassBank KNAPSAcK MoTo DB METLIN HMDB
2.产品特点
数据分析（定量）：利用定量软件Multiquant自动积分校正软件计算Q3峰面积，人工积分查 看（根据RT和峰型等），转换成Excel表数值，即特定物质在样本中的相对含量。
非靶向代谢组： 全扫——数据分析 全扫——挑选含量高的采集二级谱——数据分析
2.产品特点
全扫（定性定量）：利用色谱柱分离样本中代谢物，1s内Q1全扫，通过TOF获得母离子精 确分子量，搜库定性物质（只参考了Q1分子量）。同时，利用Q1丰度获得物质在样本中的 相对含量。
产品1：广泛靶向代谢组+重测序（mGWAS）
产品介绍 定位与价格 应用与案例
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
mGWAS产品介绍
利用自然群体、人工群体作为研究材料，基于重测序的信息，结合代谢组结果，进行代谢组的全基因 组关联分析（metabolome Genome-Wide Association Study, mGWAS），批量、精准定位候选基因，挖 掘代谢生理、表型相关的功能基因，阐释相关pathway分子、生化机理。
罗杰，2014，《植物代谢组学技术及研究进展》
1.2代谢组学研究技术
1.背景知识
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
广泛靶向代谢组技术 非靶向代谢组技术
一次可以检测1000种以上物质 高通量 可以检测pg级以下物质 高灵敏 一般3次生物学重复 重复好 利用QTRAP先天优势 定量准
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
1.对529份水稻群体材料通过广靶检测，检测到840个物质，最终鉴定了277个物质。 2.基于测定代谢物的群体分层分析能够将529份水稻分为indica和japonica 两个亚群（C-糖基化黄酮）。
息。基于代谢组数据和重测序SNP信息，开展mGWAS（代谢组全基因组关联分析）研究。
文章内容：Here we report comprehensive profiling of 840 metabolites and a further mGWAS based on ~6.4 million SNPs obtained from 529 diverse accessions of Oryza sativa. We identified 36 candidate genes modulating levels of metabolites that are of potential physiological and nutritional importance. As a proof of concept, we functionally identified or annotated five candidate genes influencing metabolic traits.
Reverse genetics, Biochemistry Functional genomics and metabolomics
The work-flow of mGWAS in plants
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
题 目：Spatiotemporal Distribution of Phenolamides and the Genetics of Natural Variation of Hydroxycinnamoyl Spermidine in Rice
Experimental populations
Genomics -NGS RNA seq; SNP chip
Metabolomics - Targeted
- Non/Widely-targeted
Genotype
Metabotype mGWAS Associated loci
ห้องสมุดไป่ตู้
Integrated information Causative genes
提供领先的代谢组学服务 Providing Advanced Metabolomic Services
3.基于重测序640万个SNP和代谢组数据开展mGWAS关联分析，最后得到161个loci对应鉴定物质，195个 loci对应未知物质，并筛选出36个重要代谢物合成调控的候选基因。
Kenji Yano et al, Nat Genet, 2016
Q1
Q2
LIT
100.1 (CE=30eV)
100.4
10..0.7
1000.0
249.2
141.2 189.1
91.0
Intensity Intensity
意义：发掘物种特异代谢物，
7.2 7.5 7.8 8.1 Time, min
检测低含量代谢物。
MRM scan (Multiple
Reaction Monitoring) Using precursor ion and the most abundand product ion
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
数据分析（定性）： 利用MRM检测到 的信息（RT，Q1， Q3）在MWDB3.0 数据库中匹配物质 信息。
2.产品特点
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析
2.产品特点
广泛靶向代谢组： 建库——数据库建立——MRM检测——数据分析