多模式液相色谱平台代谢组学分析
技术概述
多模式液相色谱平台代谢组学分析是整合反相色谱、亲水作用色谱等多种分离模式，并结合高分辨质谱对生物样本中小分子代谢物进行系统性检测、定量与通路解析的前沿技术，可显著提升代谢物覆盖范围与检测灵敏度，已成为生命科学研究、药物研发、临床诊断与食品安全领域不可或缺的重要分析平台。
检测样品
本平台接受多种类型的生物与非生物样品，样品的规范采集、保存与运输是保障数据质量的前提，不同类型样品的前处理方式存在差异，送样前建议与技术人员充分沟通确认。
生物体液类样品
包括血清、血浆、尿液、脑脊液、唾液、羊水、腹水、泪液等。体液样品采集后应尽快低温离心去除细胞碎片，分装后置于-80℃冰箱保存，避免反复冻融导致代谢物降解。尿液样品建议记录体积或肌酐值，便于后续数据的归一化处理。
组织与细胞类样品
包括肝脏、脑、心脏、肾脏、脾脏、肿瘤组织等各类动物组织，植物根、茎、叶、花、果实等组织，以及培养细胞、细胞培养液等。组织样品取样后应液氮速冻，-80℃保存；细胞样品需经淬灭、清洗后离心收集，全程干冰运输，最大限度保留代谢物的原始状态。
微生物与其他类型样品
包括粪便、肠道内容物、微生物菌体、发酵液、食品基质、环境样品等。粪便与肠道内容物采集时需注意避免交叉污染，采集后迅速冷冻保存；食品与环境样品应根据基质特点选择合适的提取与净化策略。
检测项目
多模式液相色谱平台代谢组学分析按照研究目的与数据采集策略的不同，可分为非靶向、靶向及广泛靶向代谢组学检测三大类，各项目在代谢物覆盖范围、定性定量能力与研究适用场景上各有侧重，可满足从机制探索到精准验证的不同科研需求。
非靶向代谢组学检测
以信息最大化采集为目标，对样本中可检测的代谢物进行全局性扫描，通过组间比较发现差异代谢物并筛选潜在生物标志物，适用于疾病机制探索、药物作用机制研究、环境胁迫响应等发现型课题。检测物质涵盖氨基酸类、有机酸类、糖类、脂质类、核苷酸类、生物碱类、酚类等多种小分子代谢物。
靶向代谢组学检测
基于标准品构建标准曲线与内标法定量，对特定类别的代谢物进行绝对定量分析，常见检测项目包括：
- 氨基酸及其衍生物定量分析
- 短链脂肪酸定量分析
- 胆汁酸谱定量分析
- 脂肪酸谱定量分析
- 神经递质类物质定量分析
- 三羧酸循环中间产物定量分析
- 固醇类、肉碱类及激素类物质定量分析
广泛靶向代谢组学检测
兼顾非靶向检测的覆盖广度与靶向检测的定量准确性，依托自建代谢物数据库对数百至上千种代谢物进行高通量检测与定量，适合大样本量研究以及与转录组、蛋白组等多组学联合分析的项目。
检测方法
多模式液相色谱平台代谢组学分析的完整流程包括样品前处理、多模式色谱分离、质谱数据采集与生物信息学分析四个环节，各环节均建立严格的质量控制体系，确保数据的重现性与可靠性。
样品前处理方法
根据样品类型与研究目的，采用蛋白沉淀、液液萃取、固相萃取等前处理手段，并针对反相色谱与亲水作用色谱分别优化提取溶剂体系。前处理过程中同步加入系列内标物质，用于全程监控提取效率、基质效应与仪器稳定性。
多模式色谱分离方法
单一色谱模式难以同时保留强极性与弱极性代谢物。本平台将反相色谱与亲水作用色谱（HILIC）互补联用：反相色谱负责中等极性及弱极性代谢物的分离，HILIC负责强极性代谢物的保留与洗脱，必要时辅以衍生化策略改善目标物的色谱行为，实现对不同极性代谢物的全面覆盖。
质谱检测与数据分析方法
数据采集采用高分辨质谱全扫描模式，结合数据依赖或数据独立采集模式获取一级精确质量与二级碎片信息；定量验证采用三重四极杆质谱多反应监测模式。数据分析流程包括原始数据提取、峰识别、峰对齐、归一化与代谢物鉴定，进而开展主成分分析、正交偏最小二乘判别分析等多元统计分析，以及差异代谢物筛选与代谢通路富集分析。
检测仪器
平台配备多套超高效液相色谱与高分辨质谱联用系统，为不同类型代谢组学研究提供硬件保障。
色谱分离系统
- 超高效液相色谱系统（UHPLC），配备二元梯度泵、自动进样器与精准柱温箱
- 反相C18色谱柱、HILIC色谱柱及多种专用色谱柱，满足不同极性代谢物的分离需求
质谱检测系统
- 四极杆-飞行时间高分辨质谱联用仪（UHPLC-Q-TOF-MS），用于非靶向代谢组学全扫描检测与代谢物结构鉴定
- 超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪（UHPLC-QqQ-MS），用于靶向代谢物的高灵敏多反应监测定量
- 静电场轨道阱高分辨质谱联用仪，用于精确质量测定与深度结构解析
样品前处理与辅助设备
平台同时配备冷冻离心机、氮吹仪、冷冻干燥机、组织研磨仪、自动浓缩仪等前处理设备，保障样品处理的标准化操作与批次间重现性，从源头控制实验误差。
应用领域
多模式液相色谱平台代谢组学分析凭借代谢物覆盖全面、定性定量准确、数据信息丰富的技术特点，已在多个科研与产业领域得到广泛应用。
疾病研究与临床转化
用于肿瘤、心血管疾病、糖尿病等代谢性疾病、神经系统疾病及消化系统疾病的发病机制研究，筛选早期诊断生物标志物，探索疾病分型、疗效预测与预后评估的代谢特征，为临床诊断策略与精准医疗提供数据支撑。
药物研发与药效评价
开展药物体内代谢产物鉴定、药效物质基础研究、药物毒性评价以及药物干预后机体内源性代谢轮廓变化分析，辅助阐明药物作用机制，为新药研发、中药现代化与个体化用药研究提供科学依据。
食品营养与环境科学研究
应用于食品营养成分剖析、功能性食品功效评价、食品品质与产地溯源，以及环境污染物暴露评估、植物逆境胁迫响应机制、微生物代谢调控与合成生物学等研究方向，助力营养科学、农业科学与环境科学的发展。
常见问题
问题一：多模式液相色谱平台代谢组学分析的检测周期是多久？
一般为7-15个工作日。具体周期受多方面因素影响：检测项目数量越多、涉及的色谱模式与质谱采集方法越复杂，方法建立与数据采集所需时间越长；样品数量较大时需排队上机，周期相应延长；非靶向项目还涉及代谢物鉴定与深度数据挖掘环节；若有加急需求，可提前与技术团队沟通，安排优先处理以缩短交付时间。
问题二：多模式液相色谱平台代谢组学分析的检测价格是多少？
检测价格受多种因素综合影响，主要包括所选检测项目的类型（非靶向、靶向或广泛靶向）、检测方法的复杂程度、样品数量、检测周期要求以及是否需要额外的深度数据挖掘与报告解读服务等。不同研究方案的成本构成差异较大，建议在课题设计阶段与技术团队充分沟通具体需求，获取针对性的检测方案与报价。
问题三：非靶向代谢组学与靶向代谢组学有什么区别，应该如何选择？
非靶向代谢组学以发现为导向，无预设检测目标，代谢物覆盖范围广，适合前期探索性研究；靶向代谢组学基于标准品对特定代谢物进行精确定量，灵敏度和定量准确性更高，适合验证性研究与大样本检测。一般建议先通过非靶向筛选差异代谢物，再利用靶向方法对关键物质进行定量验证。
问题四：样品需要多少量？如何保存和运输？
常见样品参考用量为：血清或血浆100微升以上、尿液200微升以上、组织100毫克以上、细胞不少于一定数量的平行培养管。样品采集后应尽快液氮速冻或置于-80℃保存，全程干冰运输，严禁反复冻融。具体用量可根据检测项目类型与技术团队确认后确定。
问题五：代谢组学实验为什么需要设置生物学重复？
生物学重复可有效降低生物个体差异对数据的干扰，提高统计学检验的可靠性与结论的可信度。一般临床样本建议每组设置足够数量的病例，动物实验每组设置多只平行个体，细胞实验设置多个平行孔。具体重复数量应结合实验设计、组内变异程度与统计功效分析综合确定。
问题六：多模式液相色谱相比单一色谱模式有什么优势？
单一反相色谱对强极性代谢物保留能力较差，而单一亲水作用色谱对弱极性物质分离能力有限。多模式平台通过反相色谱与HILIC互补联用，配合正负离子切换扫描，可显著提升代谢物检出数量与覆盖度，减少极性代谢物的遗漏，使数据集更加完整、可靠，为后续统计分析与生物学解释提供更充分的信息基础。
