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HM Pro2300代谢组
产品介绍
HM Pro2300代谢组通过液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）技术对代谢物进行高通量的靶向代谢组学检测分析，可以同时检测2,000多种代谢物，包括700种小分子代谢物和1,600多种脂质。覆盖各类重要的代谢物和核心代谢通路，可以充分反映代谢表型，其中~400多个代谢物为肠道菌群相关代谢物。
表1 HM Pro2300代谢组检测物质类别
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代谢物类别 |
数量 |
代表性物质 |
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亲水性化合物 |
氨基酸和肽类 |
∽125 |
亮氨酸、色氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸等 |
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脂肪酸 |
∽110 |
月桂酸、亚麻酸、丙酸、丁酸、花生四烯酸等 |
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有机酸及其衍生物 |
∽63 |
乳酸、苹果酸、柠檬酸、α-酮戊二酸等 |
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胆汁酸 |
∽99 |
胆酸、熊胆酸、鼠胆酸、鹅去氧胆酸等 |
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碳水化合物 |
∽51 |
6-磷酸葡萄糖、鼠李糖、果糖-6-磷酸、核糖酸等 |
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苯环型化合物 |
∽69 |
对羟基苯乙酸、马尿酸、扁桃酸、高香草酸等 |
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肉碱 |
∽23 |
肉碱、L-乙酰肉碱、异戊酰肉碱、亚油酰基肉碱等 |
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吲哚及其衍生物 |
∽24 |
吲哚乙酸、3-吲哚丙酸、褪黑素等 |
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核苷类化合物 |
∽19 |
鸟苷、肌苷、尿苷、黄嘌呤核苷等 |
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有机杂环类 |
∽25 |
咖啡因、色醇、烟碱、去氢抗坏血酸等 |
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苯丙烷和聚酮化合物 |
∽35 |
香叶木素、肉桂酸、白藜芦醇、柚皮素、表儿茶素等 |
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有机氧化合物 |
∽10 |
香草乙酮、金鸡纳酸、泛酸、肌醇等 |
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其他 |
∽47 |
视网醛、双氢青蒿素、维生素E等 |
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脂类化合物 |
甘油磷脂类 |
∽1,091 |
磷脂酰胆碱、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺等 |
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甘油酯类 |
∽513 |
二酰甘油、三酰甘油 |
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固醇脂类 |
∽26 |
胆固醇脂 |
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鞘脂类 |
∽70 |
鞘磷脂、神经酰胺 |
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合计 |
2,300+ |
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技术优势
1. 超高通量：一次性靶向检测2,000多种代谢物，全面覆盖多种重要代谢物和核心代谢通路，其中400+种代谢物与肠道菌群相关。
2. 高灵敏度：小分子物质通过衍生化处理，显著提高灵敏度、改善色谱保留，有效定量低浓度及难电离的代谢物，实现超高灵敏度和跨量级检测；有效区分脂质同分异构，准确鉴定不同脂肪酸链种类。
3. 准确定量：标准曲线结合同位素内标进行绝对定量，小分子代谢物还同时配有高、低两条标准曲线，检测线性范围和定量准确性进一步提升。
4. 指标可选：可根据研究需求，选择只检测亲水性小分子（HM700）或脂质（HML1600）。
5. 稳定性佳：标准化工作流程结合内标与校准品，满足大样本检测对重现性的高度要求。
6. 分析智能：数据分析时对谱图中离子对信号峰进行自动识别及积分，其中每个小分子同高、低两条标曲自动匹配，根据最适标准曲线进行定量。准确与高效兼具，尤适合于大规模队列。
7. Dr. Tom交付：可通过Dr. Tom云平台交付项目数据，支持项目重分析、自定义绘图，还有多个分析小工具助力数据挖掘。
8. 多组学联合：提供相关多组学关联分析服务（代谢组+宏基因组/16S/转录组/蛋白质组、mGWAS），其中同微生物组关联分析，可以全面解析微生物-代谢物-宿主之间的相互作用机制，深入探寻肠道菌群对宿主健康和疾病的作用。
产品应用
1. 临床疾病研究：生物标志物、疾病机制、药物靶点等
2. 生物医药研究：药物作用机制、药效评价、药物开发等
3. 表型与生理功能研究：生理机制、分子分型、营养运动与健康等
4. 肠道菌群研究：生物标志物、生理病理机制、宿主-肠道菌群共代谢等
5. 脂质代谢研究：脂质代谢相关疾病机制、营养代谢等
技术路线
技术参数
1. 仪器平台
LC-MS/MS：Waters ACQUITY UPLC，SCIEX QTRAP 5500、6500+
2. 分析软件
自主研发的代谢组学软件包metaX[1]
项目执行周期
35-65个自然日
参考文献
[1] Wen, Bo, et al. "metaX: a flexible and comprehensive software for processing metabolomics data." BMC bioinformatics 18.1 (2017): 183.
案例一：阿尔茨海默病血浆和脑组织中的靶向代谢组学分析[1]
研究背景：
代谢物是反映器官和组织功能活性的生物化合物。了解阿尔茨海默病（AD）的代谢变化可以深入了解这种多因素疾病的潜在危险因素，并提出新的干预策略或改善非侵入性诊断。
研究设计：
158个血浆样本（94个AD，64个对照）和71个皮层组织样本（35个AD，36个对照），使用高通量靶向代谢组学对样本进行代谢组学分析。
研究结果：
在两个队列中发现了AD的多种代谢途径的紊乱，包括具有促毒性变化的微生物组相关代谢物，甲基组氨酸代谢，多胺，皮质类固醇，ω-3脂肪酸，酰基肉碱，神经酰胺和甘油二酯。与对照组相比，AD组血浆中甘油三酯升高、皮层组织氨基酸代谢改变。来自血浆的交叉验证诊断预测模型达到AUC=82%（CI95=75-88%）；特别是对于女性，AUC=88%（CI95=80-95%）。使用20个特征的简化模型实现AUC=79%（CI95=71-85%）；对于女性，AUC=84%（CI95=74-92%）。研究结果表明肠道环境参与AD，并鼓励在干预策略的设计中针对多个代谢区域，包括微生物组组成、激素平衡、营养素和肌肉稳态。
图1 血浆（左）、皮层（右）样本的预测性能和最重要的功能
案例二：正常人群和结直肠肿瘤患者各类型样本的比较代谢组学研究[2]
研究背景：
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症类型。代谢变化发生在致癌过程的早期，许多失调的代谢物可能与CRC有关，但目前尚不清楚代谢紊乱或代谢改变在多大程度上是肿瘤发展的原因。
研究设计：
对400名筛查结肠镜检查参与者的血浆、粪便和尿液生物样本进行了高通量代谢组学分析，患有晚期腺瘤（n = 159）、CRC（n = 12），以及229名没有肿瘤或增生性息肉的受试者作为对照组。
研究结果：
在血液、粪便和尿液样本中分别检测到504、331和131种代谢物。在血液与粪便、血液与尿液、粪便与尿液三个比较组中，分别有93、154和102种代谢物的浓度呈显著相关性，其中68种（73%）、126种（82%）和39种（38%）呈正相关。血液与粪便比较组中大多数呈正相关的代谢物是酰基肉碱和氨基酸相关代谢物，血液与尿液比较组中大多数呈正相关的代谢物是氨基酸及相关代谢物、胆汁酸、酰基肉碱、甘油磷脂，而粪便与尿液比较组中呈负相关的代谢物是酰基肉碱、胆固醇酯和甘油三酯。在正常人群和结直肠肿瘤晚期患者的血液、粪便和尿液样本中分别发现123、49和28种代谢物存在显著差异。
图2 血浆、粪便和尿液中代谢物的维恩图
参考文献
[1] Kalecký K, et al. Targeted metabolomic analysis in Alzheimer's disease plasma and brain tissue in non-Hispanic whites. Journal of Alzheimer's disease. 2022, 86(4): 1875-1895.
[2] Erben V, et al. Comparing metabolomics profiles in various types of liquid biopsies among screening participants with and without advanced colorectal neoplasms. Diagnostics (Basel, Switzerland). 2021, 11(3).
典型结果展示
1. 重复数要求
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样本类型 |
重复次数要求 |
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植物、微生物、细胞样本 |
≥ 6个 |
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动物样本 |
≥ 10个 |
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临床样本 |
≥ 30个 |
每组样本的生物学重复次数要求如下，重复次数越多越好。
2. 送样量要求
样品类型 | 建议送样量（每例） |
血清、血浆 | ≥ 200 μL |
动物或临床组织、粪便、肠道内容物、微生物菌体 | ≥ 100 mg |
细胞（需每份样本细胞数目保持一样） | ≥2×107 个 |
培养液、发酵液 | ≥ 1 mL |
尿液 | ≥1.2 mL |
母乳、牛奶 | ≥200 μL |
说明：细胞样品需要分成两份送样
Q1：不同批次实验检测的HM Pro2300代谢组数据可以一起分析吗？
A1：需要一起进行比较分析的样本，需要同时执行，一起进行样本制备，一起上机检测。分批次实验检测的话，需要对不同批次上机的样本进行整体质量控制，需要进行多批次数据的校正，说明各批次之间的数据具有可比性。华大暂不提供多批次实验检测数据的质控和校正服务。
Q2：非靶向代谢组学检测不到的代谢物，HM Pro2300代谢组可以检测到吗？
A2：非靶向代谢组学检测不到的代谢物，HM Pro2300代谢组是可能能检测到的。HM Pro2300代谢组是靶向代谢组学技术，检测更有针对性，灵敏度更高，对于目标代谢物、低含量代谢物的检出能力更强。
Q3：靶向代谢组数据处理时，多变量分析PCA和PLS-DA中scaling及transformation方法是什么？
A3：本报告中PCA分析与PLS-DA分析采用的scaling方法为常见的pareto校正，采用的transformation的方法为log校正。
Q4：我们知道同一化合物在不同处理组是可以相互比较的，那么同一个样本，鉴定到的不同化合物之间离子强度是否也可以进行定量的比较？
A4：靶向代谢组是利用标准品所测定的标准曲线将所检测到的各种代谢物的离子强度换算成了其在样本中的绝对浓度/含量，排除了不同的化合物响应不同所导致的差异，因此同一样本内的不同化合物之间是可以进行比较的。
Q5：为什么差异物对应的pathway有的是NULL，有的为空值，有的则为map*编号？这表示标记NULL的代谢通路无法知道还是需要自己去KEGG数据库中搜索？如若自己搜索，该如何搜？
A5：不是所有的代谢物在KEGG数据库中都注释到了通路。NULL的就是没有注释到通路的；空值表示注释到通路但不是对应物种的通路，在此将其删掉了；有map*编号的则表示注释到通路上且属于该物种的代谢通路。
