一、服务概况
代谢组学（Metabolomics）是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统生物学的重要组成部分。代谢组学是对某一生物体组分或细胞在一特定生理时期或条件下所有代谢产物同时进行定性和定量分析，以寻找出目标差异代谢物。研究对象主要是相对分子质量1000以内的小分子物质，如有机酸、氨基酸、核苷酸、糖、脂质、维生素等。
代谢组学服务通常分为非靶向代谢组学和靶向代谢组学两大方向：
（一）非靶向代谢组学
检测策略：无偏向性、全局性筛查所有小分子代谢物
检测目的：发现新代谢物、筛选差异代谢物、寻找生物标志物
定量方式：相对定量
特点：高通量、广覆盖
（二）靶向代谢组学
检测策略：针对特定一类或几类代谢物进行精准分析
检测目的：验证预先确认的代谢物，进行精准定量分析
定量方式：绝对定量或相对定量
特点：特异性强、灵敏度高、定量准确
此外，脂质组学作为代谢组学的重要分支，旨在系统分析生物体脂质分子的组成、特性及表达变化。近年来，空间代谢组学基于质谱成像技术（MSI），可同时获得代谢物的结构、含量和空间分布信息。
二、技术原理
代谢组学主要基于色谱-质谱联用技术进行检测。常用技术平台包括：
1.液相色谱-质谱联用（LC-MS）：适用于极性和中等极性代谢物检测，是非靶向代谢组学最常用的平台
2.气相色谱-质谱联用（GC-MS）：适用于挥发性代谢物检测
3.毛细管电泳-质谱联用（CE-MS）：适用于离子型代谢物检测
4.核磁共振（NMR）：适用于结构解析和定量分析
非靶向代谢组学利用高分辨质谱（如Q-Exactive、QTOF等）对样本中的代谢物进行无偏向性检测，结合自建或公共数据库进行搜库定性和相对定量。一次实验可检测超过10,000个代谢特征。
靶向代谢组学主要采用三重四级杆质谱仪（QQQ-MS） ，通过多反应监测（MRM） 技术进行检测。代谢物进入质谱后，仅与给定质荷比一致的母离子能通过第一个四级杆，在碰撞室中产生子离子碎片，仅有与给定质荷比一致的子离子能通过第三个四级杆并被检测到，最后与标准曲线比对得到定量值。
三、服务流程与技术路线
代谢组学服务的标准流程如下：
① 样本采集 按照标准操作规程采集生物样本（血液、组织、细胞、尿液等）
② 代谢物提取 采用标准化方法提取样本中的小分子代谢物
③ 上机检测 LC-MS/GC-MS等平台进行数据采集
④ 数据预处理 峰识别、峰对齐、去噪、归一化等
⑤ 定性定量分析 数据库搜库鉴定代谢物，相对或绝对定量
⑥ 统计分析 单变量分析（t-test、ANOVA）、多变量分析（PCA、PLS-DA、OPLS-DA等）
⑦ 生物学解读 代谢通路富集分析（KEGG、MetaboAnalyst等）
四、服务说明与样本要求
代谢组学对样本质量要求较高，采集和处理过程需严格规范。
样本类型与送样量建议：
（一）非靶向代谢组学
血清/血浆：≥200 μL
尿液：≥500 μL
动物组织：≥100–250 mg
细胞：≥1×10⁷个
粪便/肠道内容物：≥250 mg
微生物菌体：≥250 mg
（二）靶向代谢组学
血清/血浆：≥200 μL
尿液：≥1 mL
动物组织：≥250 mg
细胞：≥≥1×10⁷个
粪便/肠道内容物：≥250 mg
微生物菌体：≥250 mg
生物学重复要求：
1.临床标本：不低于30个生物学重复
2.动物样本：不低于10个生物学重复
3.植物、微生物样本：不低于6个生物学重复
样本保存与运输要求：
1.样本离体后立即液氮速冻，-80℃超低温冰箱长期保存
2.全程干冰低温运输，保证样本不解冻
3.严禁反复冻融
4.使用进口离心管分装，封口膜密封
五、交付内容
原始数据：质谱检测原始文件
代谢物鉴定结果：代谢物列表、保留时间、质荷比、定性等级等
定量数据：代谢物相对/绝对定量结果
统计分析结果：PCA/PLS-DA/OPLS-DA得分图、火山图、热图等
差异代谢物筛选：VIP值、Fold Change、p值等
通路富集分析：KEGG通路富集结果
详细实验报告：含实验方法、试剂信息、仪器参数等
六、应用领域
1.疾病诊断与生物标志物发现：肿瘤、代谢性疾病、心血管疾病等的早期诊断标志物筛选
2.药物研发：药物靶点发现、药效评价、药物安全性评估
3.疾病机制研究：揭示疾病发生发展的代谢调控机制
4.植物与农学研究：抗逆性研究、育种机制、植物激素代谢等
5.微生物代谢研究：肠道微生物代谢产物分析、工业菌株改造
6.营养与食品科学：营养代谢研究、食品成分分析
7.多组学整合分析：与基因组、转录组、蛋白组数据整合，构建系统生物学模型
七、常见问题（FAQ）
Q1：非靶向代谢组学和靶向代谢组学如何选择？
A：非靶向代谢组学适合探索性研究——未知差异代谢物的发现、生物标志物筛选、疾病机制初探。靶向代谢组学适合验证性研究——对特定代谢物精准定量、验证前期发现的候选标志物。两者常结合使用：先非靶向筛选，后靶向验证。
Q2：代谢组学样本采集有哪些关键注意事项？
A：①样本离体后立即液氮速冻，防止代谢物酶解和氧化；②全程低温操作（4℃或冰上）；③避免反复冻融；④使用进口离心管分装，避免塑料析出物污染；⑤干冰运输，确保全程不解冻；⑥取样部位保持一致，避免个体差异。
Q3：代谢组学实验的周期是多久？
A：非靶向代谢组学一般20-30个工作日；靶向代谢组学周期需根据检测项目咨询确定；靶向代谢流检测约25-30个工作日；常规检测项目（含实验检测+数据分析）约50-55个工作日。
Q4：代谢组学的参考价格是多少？
A：实际价格因样本数量、检测项目等不同而异。
Q5：代谢组学数据如何分析？
A：代谢组学数据分析包括：①数据预处理（峰识别、对齐、归一化）；②单变量分析（t检验、ANOVA、倍数变化）；③多变量分析（PCA主成分分析、PLS-DA偏最小二乘判别分析、OPLS-DA正交偏最小二乘判别分析）；④差异代谢物筛选（VIP值>1、p<0.05）；⑤通路富集分析（KEGG通路注释与富集）。
Q6：代谢组学可以与哪些技术联合应用？
A：代谢组学常与转录组学、蛋白质组学联合进行多组学整合分析；可与全基因组关联分析（GWAS） 结合，将代谢物作为中间表型进行研究；可与微生物宏基因组关联分析，研究微生物代谢产物与宿主的关系。
