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上海斯邁歐分析儀器有限公司
主營產品： 氣相色譜、液相色譜、氣質聯用儀、液質聯用儀、原子吸收光譜儀、紫外分光光度計 |
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采用 LC/MS、GC/MS安捷倫代謝組學工作流程解決方案
2022-3-15 閱讀(224)
前言：安捷倫科技公司是代謝組學解決方案領域名符其實的領dao者。代謝組學是對代謝物，即參與細胞內生物學過程中的有機小分子進行鑒定和定量的技術。這些分子是生物學功能的重要指標，通過研究這些分子，可以獲得有關細胞生理學、代謝及毒性的*見解。由于不同種類的代謝組學實驗需要不同的技術方法，因而安捷倫提供了幾種不同的工作流程解決方案。這些工作流程采用液相色譜/質譜 (LC/MS)、氣相色譜/質譜 (GC/MS)以及核磁共振 (NMR) 儀器采集數據，利用代謝組學化合物數據庫進行化合物鑒定，并用軟件進行數據分析和生物學解析。
本文將對這些代謝組學工作流程的各個部分進行概述（圖 1）。同時還討論了在選擇各種方法時需要考慮的問題。例如，實驗的多個技術因素如靈敏度要求、樣品復雜性、樣品前處理，以及目標代謝物的化學性質等都會影響到最終的技術決策。這些因素以及其它一些因素都會在后面的章節中一一進行詳細闡述。靶向代謝組學和發現代謝組學的比較代謝組學實驗包括發現和靶向方法。發現代謝組學是指對非靶向性的一系列代謝物的研究，在一組重復性的實驗樣本中尋找與對照組相比豐度具有顯著性統計差異的代謝物，并且確定其化學結構。相比之下，靶向代謝組學是指對預先經過鑒定的代謝物的豐度進行精確檢測，如針對大量樣品的驗證性研究。靶向實驗可以高度定量化，通常需要使用分析標樣。
基于質譜的代謝組學質譜 (MS) 方法因其較寬的動態范圍、高靈敏度、高重現性以及分析復雜生物體液的能力，已被廣泛用于代謝組學研究。為了解決樣品復雜性問題，通常將分離手段（氣相色譜、液相色譜或毛細管電泳）與質譜分析進行串聯，以檢測到盡可能多的代謝物。質譜信息和分離實驗的保留時間（或遷移時間）中所包含的化學信息都將被用于跟蹤和鑒定分析中的代謝物。這一點是非常必要的，因為單靠質譜本身通常不能區分同重異位的代謝物，而色譜卻能分離與鑒定異構體。氣相分離方法比液相分離方法更適合于非極性化合物，但它們對其它多種化合物卻能夠實現同等優秀的分離性能。
質譜代謝組學的方位資源為支持發現和靶向質譜代謝組學，安捷倫提供了一系列可適用于特定應用的 GC/MS和 LC/MS 儀器，包括飛行時間 (TOF)、四極桿飛行時間 (Q-TOF) 和三重四極桿(QQQ) 質譜儀（圖 2）。安捷倫系統具有*設計，即使在高豐度代謝物存在的情況下也能夠檢測出低豐度目標物，同時實現最佳的重現性。Agilent Q-TOF 儀器（與LC 或 GC 聯用時）之所以能夠做到這一點，其中的關鍵性設計是采用了雙增益信號處理，使得儀器的有效線性動態范圍達到了 5 個數量級。1除了全系列的高性能 GC/MS 和 LC/MS儀器之外，安捷倫還開發出必要的軟件工具用于分析、鑒定和解析代謝組學實驗所產生的大量數據。每臺儀器都采用相同的數據分析軟件，為需要多種質譜配置的實驗提供一致的用戶體驗。安捷倫還開發出專門針對代謝組學的化合物鑒定數據庫和譜庫，用于評價 GC/MS 和 LC/MS 數據。2 采用 Agilent GeneSpring 軟件中的Mass Profiler Professional (MPP) 模塊對處理后的數據進行分析，該模塊是一個統計學分析和數據可視化工具，能夠讓研究人員從數據中快速發現并提取有用的結果。我們將會在本文的后面部分詳細描述MPP 的使用。
代謝物數據庫安捷倫與開發新一代代謝組學技術和工具的杰出的代謝組學研究人員合作，將他們的研究進展囊括到穩定的解決方案中，以增強并簡化代謝組學研究。作為充分印證這一理念的關鍵示例，安捷倫努力創建了專業數據庫和譜庫，用于通過質譜進行化合物鑒定，以提高化合物鑒定的準確度。特別是，我們已經與 Oliver Fiehn 博士緊密合作，開發出包含大約 700 個常見代謝物2 的可搜索 GC/MS 電噴霧電離 (EI) 譜圖和保留時間指數數據庫。對于 LC/MS研究，我們已經與 Gary Siuzdak 博士共同開發出 METLIN 個人化合物數據庫與譜庫(PCDL)，其中包含超過 25000 種化合物（包括 8000 種脂類），以及 2200 種化合物的譜圖和大約 700 種標樣的保留時間。3如需了解更多安捷倫數據庫資源的信息，請參閱“代謝組學數據庫資源：概述”。
結論本文概述了安捷倫用于各種代謝組學工作流程的一系列儀器、數據庫和軟件工具。包括復雜性、樣品量、真實性和化學特性（如極性）等的樣品特性，是幫助確定研究所需工作流程的重要因素。另外，經常會遇到需要組合采用多種方法的情形，例如需要同時采用發現和靶向代謝組學方法時，或者采用一種技術無法表征目標化合物的化學多樣性時。對于所有這些情形，Agilent GeneSpring/MPP 軟件套裝能夠將各種生物學數據結合在一起，包括來自轉錄組學、蛋白質組學或基因組學實驗的數據，并從生物學角度對其進行分析。這些分析既能夠產生新的生物學觀點，又能夠為可能獲得豐富成果的后續實驗提供指導。
