非靶向微生物代谢组学分析 Untargeted Metabolome

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一、代谢组分析技术概述
代谢组学是通过比较对照组和实验组的代谢组（metabolomes，某一生物的所有代谢物组分），以寻找其它代谢谱差异的研究方法。这些差异可能与临床生物标志物发现中研究的某些疾病相关，也可能与药物研发毒理研究中候选药物摄入后的代谢改变有关。环境代谢组学在研究化学品接触对野生生物和环境的影响方面日益受到重视。在农业/化工领域，代谢组学可用于除草剂和杀虫剂的开发。
代谢组学谱型分析与基因表达研究或蛋白质组学分析这些只揭示细胞中发生的一部分行为的研究不同，它能描述某一时刻细胞的完整生理状态。更重要的是，如果能把蛋白质组学、转录组学和代谢组学的数据整合在一起（一种称为系统生物学的整合性研究思路和方法），将获得生命有机体生物学更完整的图像。
应用领域：
£ 疾病诊断和发病机制研究
£ 药物毒理学、新药筛选、药物安全评价
£ 中药研究及中医结合
£ 植物和农业研究
£ 微生物与发酵研究
£ 食品健康、食品安全的研究
£ 新能源发掘
质谱在代谢组学中的应用
质谱(MS) 因具有广泛的动态范围、能进行可重现的定量分析，而且能够分析非常复杂的生理体液，已被用于代谢组学的研究中。由于这类样品的复杂性，为了尽可能多地检测代谢物，在质谱分析之前常常还要进行分离（气相色谱、液相色谱或毛细管电泳）。
LC/MS,GC/MS, NMR比较

	优点	缺点
LC/MS	灵敏度较高，无需衍生化，适合极性较大物质	分离率不高，时间较长，具有偏向性
GC/MS	较好的分离效率和检测灵敏度、适合极性较小物质	衍生化限制了应用范围，具有偏向性
NMR	精度高、对样品限制少、不破坏样品	灵敏度较低、动态范围有限

GC/MS分析
气相色谱和质谱(GC/MS)是分析挥发性化学物质的有效组合。气相色谱使用运载气推动分析物通过涂渍的熔融石英毛细管。基于分析物在气相和毛细管内涂层之间的不同分配实现分离。GC/MS 要求分析物能够挥发，以便在毛细管中进行迁移。因此，分析物必须具有挥发性，或能够经过化学衍生具有挥发性。
LC/MS分析
液相色谱可以分离无挥发性和未衍生化的代谢物。因此，LC/MS可以分析的化合物种类范围比GC/MS 更广。LC/MS最适合作为未知代谢物研究中的探索方法，或者在多种目标代谢物由于挥发性问题不能用GC/MS 进行分析时采用。

LC/MS分析
液相色谱可以分离无挥发性和未衍生化的代谢物。因此，LC/MS可以分析的化合物种类范围比GC/MS 更广。LC/MS最适合作为未知代谢物研究中的探索方法，或者在多种目标代谢物由于挥发性问题不能用GC/MS 进行分析时采用。

本平台拥有的仪器设备：
LC MS: Waters XEVO G2 QTOF；Thermo LTQ Orbitrap 液质联用仪；Waters Quattro Premier XE三重四极杆液质联用仪
GC MS:Agilent 7890A气相色谱仪和5975C质谱仪
NMR: AVANCE III 600MHz全数字化核磁共振谱仪

二、实验大致流程：
根据实验设计，对获得的不同来源的样品（血液、尿液、舌苔、细胞、微生物及动植物组织样本等）进行样品预处理，分别结合多维色谱分离和后续的串联质谱鉴定，从而实现对不同来源样品代谢物进行分离和鉴定的目的，而后进行后续质谱数据的分析，包括代谢物鉴定、定量、统计分析及生物学意义解释等。
LC/MS原理：
下图为整个的实验流程：

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