靶向质谱服务

靶向代谢组学（Targeted Metabolomics）介绍

靶向代谢组学是一种聚焦特定代谢物的高灵敏度、高精准度的分析方法，通过针对性地检测已知代谢物的浓度变化，揭示生物体内代谢通路的功能状态。广泛应用于疾病机制研究、药物开发、营养学及精准医学等领域。

一、技术原理

靶向代谢组学基于质谱（MS）或核磁共振（NMR）技术，通过以下步骤实现：

1. 代谢物提取：从生物样本（血清、尿液、组织等）中提取目标代谢物。

2. 分离与检测：

   • 液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）：高灵敏度、高特异性，适合小分子代谢物（如氨基酸、脂质）。

   • 气相色谱-质谱联用（GC-MS）：适用于挥发性代谢物（如有机酸、糖类）。

   • NMR：非破坏性检测，适合复杂样本（如体液）。

3. 定量分析：通过内标法（同位素标记或结构类似物）精准定量目标代谢物浓度。

二、核心特点

三、常见分析目标

1. 能量代谢相关

• 糖酵解/糖异生：葡萄糖、乳酸、丙酮酸。

• TCA循环：柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸。

• 氧化磷酸化：ATP、ADP、NADH。

2. 脂质代谢

• 脂肪酸：棕榈酸、油酸。

• 磷脂：PC、PE、PS。

• 鞘脂类：神经酰胺、鞘氨醇。

3. 氨基酸与核苷酸

• 必需氨基酸：亮氨酸、缬氨酸。

• 神经递质前体：谷氨酸、GABA。

• 嘌呤/嘧啶：AMP、UMP。

4. 氧化应激与信号分子

• 活性氧（ROS）：谷胱甘肽（GSH/GSSG）。

• 一碳代谢：S-腺苷甲硫氨酸（SAM）、同型半胱氨酸。

四、应用场景

1. 疾病机制研究

• 癌症：Warburg效应（乳酸堆积）与肿瘤微环境。

• 心血管疾病：心肌缺血中TCA循环代谢紊乱。

• 神经退行性疾病：帕金森病中多巴胺代谢异常。

2. 生物标志物发现

• 糖尿病：血液中支链氨基酸（BCAAs）水平升高。

• 肝损伤：胆汁酸谱异常。

3. 药物开发与毒性评估

• 药效评价：他汀类药物对胆固醇合成的抑制效果。

• 毒性机制：药物诱导的线粒体功能损伤（ATP下降）。

4. 营养与运动科学

• 膳食干预：Omega-3脂肪酸对血脂谱的影响。

• 运动代谢：运动后乳酸/丙酮酸动态变化。

五、实验流程

关键步骤说明：

1. 样本前处理：避免反复冻融，使用甲醇/乙腈沉淀蛋白。

2. 仪器参数：

   • LC-MS：电喷雾离子化（ESI±），MRM模式优化碰撞能量。

   • GC-MS：衍生化（如BSTFA）提高挥发性。

3. 质量控制（QC）：插入混合样本QC监控批次效应。

六、数据分析

1. 常用软件与数据库

• 分析工具：Skyline（MRM数据处理）、MetaboAnalyst（统计分析）。

• 数据库：HMDB、KEGG、METLIN。

2. 统计方法

• 多元分析：PCA、PLS-DA（区分组间差异）。

• 单变量分析：T检验/ANOVA（筛选显著差异代谢物）。

• 通路分析：KEGG通路映射（如“丙氨酸代谢”）。

七、与非靶向代谢组学的对比

八、案例展示

• 案例1：通过靶向检测琥珀酸水平，揭示其在高血压患者血浆中的积累与血管炎症的关系（Circulation Research）。

• 案例2：LC-MS/MS定量肿瘤患者谷氨酰胺代谢，指导IDH抑制剂个性化治疗。

九、总结

靶向代谢组学凭借高精准定量的优势，是研究特定代谢通路、验证生物标志物的黄金标准。适用于：

• 机制研究：锁定关键代谢物与通路。

• 转化医学：开发临床诊断Panel。

• 精准干预：指导营养或药物治疗策略。

技术选择建议：

• 若需发现新代谢物→ 先非靶向筛查，再靶向验证。

• 若需精准定量已知代谢物→ 直接靶向检测（如LC-MS/MS MRM）。