一、代謝組學(xué)分析流程。

　　一般情況下，代謝組組分的分析過程是：先對代謝組分進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理方法由測定分析確定，如采用質(zhì)譜分析，則需先分離分離，再離子化。然后對預(yù)處理后的成分進(jìn)行了定性和定量分析。

　　在預(yù)處理方面，常用的分離方法有：氣相色譜(Gaschromatography,GC)、Highperformanceliquidchromatography,HPLC)。GC雖然分辨率高，但需氣化代謝組分，且組分分子質(zhì)量受到一定限制。HPLC也被廣泛應(yīng)用于代謝組分析，因為HPLC將代謝組分從液相中分離出來，因此不必對組分進(jìn)行氣化，相比氣相色譜測量范圍更廣、靈敏度更高。另外，毛細(xì)管電泳法(Capillaryelectrophoresis)也能分離代謝組分，雖然在理論上比高效液相色譜法更有效。

　　前處理過程中，經(jīng)常會加入內(nèi)參(internalstandards)，以便后續(xù)監(jiān)測和對比樣品的質(zhì)量，因?qū)嶒炁?、樣品順序的不同，對后續(xù)測量也會產(chǎn)生一定影響，因此，也會加入空對照和混合樣品對照來進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。

　　定性和定量分析不同代謝組分的方法包括質(zhì)譜分析(Massspectrometry,MS)和NuclearMagneticResonanceImaging,NMR等。其中，質(zhì)譜分析法因其靈敏度高、特異性強(qiáng)而被廣泛用于代謝組分的檢測，并能對經(jīng)分離、離子化處理后的代謝組分進(jìn)行定性、定量分析。離子化的方法包括：大氣壓化學(xué)電離(Atmospheric-pressurechemicalionionization,EI)和電噴霧電離(Electrosprayionization,EI)，以及電噴霧電離(ESI)等，需要根據(jù)不同的分離方法來選擇。如電噴霧化離子化，常用于用液相色譜分離成分。但是，質(zhì)譜不能直接用于生物溶液或組織檢測，因此其應(yīng)用一直受到限制。

　　為提高原質(zhì)譜分析方法的可信度，簡化樣品制備，減少背景影響，出現(xiàn)了一些新的質(zhì)譜相關(guān)技術(shù)。其中包括：二次離子質(zhì)譜(Secondary-ionmassspy-ionmetry,SIMS)和納米結(jié)構(gòu)引發(fā)器質(zhì)譜(Nanoyucty-InitiatorMS,NIMS)，它們都屬于非吸附/離子化方法，兩者都不依賴于原子原子化。SIMS利用高能離子束使樣品在接觸表面解吸，具有高空間分辨率的優(yōu)點，是一種應(yīng)用于組織/組織造影的強(qiáng)有力技術(shù)。利用NIMS可以檢測出小分子。激光輔助脫附電離技術(shù)(Lix-assistedlaserdesorption/ionization,MALI)是一種較溫和的離子化方法，它可以獲得一些完整的大分子質(zhì)譜信息，如DNA、蛋白質(zhì)、多肽和糖等，這些信息通過常規(guī)離子化方法很容易分解為碎片。

　　分析電噴霧離子化(Desorphelsrosprayionization,DESI)是一種直接離子化技術(shù)，可直接用質(zhì)譜后的樣品在大氣條件下進(jìn)行分析。該方法以快速移動的溶液流從接觸表面提取樣品，可用于取證分析、藥物、植物、生物組織、高分子等的分析。激光性電蝕電離技術(shù)(LAESI)是一種直接電離技術(shù)，它結(jié)合了中紅外線激光電離和二次電噴霧電離技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于植物、組織、細(xì)胞，甚至血液、尿液等未經(jīng)處理的生物溶液。已經(jīng)應(yīng)用于食品管理，藥品管理和其他領(lǐng)域。不需要事先分離代謝組分，而核-質(zhì)譜相較于質(zhì)譜，具有結(jié)果重復(fù)性好、樣品制備簡單、無需事先分離、對樣品破壞性小等優(yōu)點，而且雖然核-質(zhì)譜相較于質(zhì)譜相較于質(zhì)譜有較大的爭議，部分學(xué)者認(rèn)為這是樣品預(yù)處理過程錯誤所致，但是由于其使用方便，應(yīng)用也很廣泛。

　　此外，還有其它的檢測方法：離子遷移率光譜(Ion-mobilitysploometry,IMS)，這是一種以離子化分子在氣相載體上的遷移為基礎(chǔ)的技術(shù)，用于分離和分析這些分子，這種技術(shù)非常高，可以單獨使用，也可用于質(zhì)譜、氣相色譜或液相色譜法。電化學(xué)檢測器的高效液相色譜法(HPLC-ECD)，可用于對復(fù)雜電子元器件中的低含量進(jìn)行測量，該方法易用，具有高靈敏度，高選擇性，高靈敏度，可廣泛應(yīng)用于臨床研究，食品檢驗，藥品檢驗等領(lǐng)域。以振動光譜法為基礎(chǔ)的拉曼光譜(Ramanspsroscopy)，可以探測化合物的結(jié)構(gòu)及其微小變化，具有樣品不受破壞，樣品預(yù)處理簡單，空間分辨率高等優(yōu)點，已在臨床病理學(xué)研究，微生物分類與檢測，化合物分析等方面得到廣泛應(yīng)用。

　　二、代謝組學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(常用軟件)

　　與代謝組學(xué)相關(guān)的常見數(shù)據(jù)庫有人類代謝組數(shù)據(jù)庫(HumanMetabolomeDatabase,HMDB)、KEGG數(shù)據(jù)庫、Reactome數(shù)據(jù)庫(http://www.reactome.org)等，一一介紹如下：人類代謝組數(shù)據(jù)庫(HMDB)是代謝組學(xué)的熱門數(shù)據(jù)庫之一，包含人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的小分子代謝物的詳細(xì)信息，包括不少于79,650種代謝物條目。SMPDB數(shù)據(jù)庫與HMDB相關(guān)，包含了大約700種人類代謝和疾病途徑的圖譜。KEGG數(shù)據(jù)庫是熱門的代謝組庫之一，包含了代謝途徑和網(wǎng)絡(luò)信息的互作。Reactome數(shù)據(jù)庫主要收集人體主要代謝途徑的信息和重要反應(yīng)。MassBank數(shù)據(jù)庫主要收集多個高分辨率低代謝組分的譜圖。

　　BioCyc數(shù)據(jù)庫包含途徑和基因組數(shù)據(jù)。METLIN數(shù)據(jù)庫，是商業(yè)的代謝組群和串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，包含大約43000種代謝物和22000個MS/MS譜圖。FiehnLib數(shù)據(jù)庫是商業(yè)的代謝組庫，包含大約1000個保守代謝分子的EI譜。

　　NIST/EPA/NIHMassSpectralLibrary數(shù)據(jù)庫也是商業(yè)的代謝組數(shù)據(jù)庫，其中有190,000多個EI譜圖。BioCyc數(shù)據(jù)庫收集途徑和基因組數(shù)據(jù)，可免費使用。MetaCyc數(shù)據(jù)庫廣泛收集了多種代謝途徑和酶方面的信息，已收錄了51000多篇文獻(xiàn)。MMCD數(shù)據(jù)庫收集了10000多種代謝物的信息，包括它們的質(zhì)譜和核磁共振譜數(shù)據(jù)，大部分是擬南芥的代謝產(chǎn)物。