2025-09-09
Highlights
1.代謝組涵蓋哪些產品？有什么特點？
2.想做代謝組但是不知如何下手？為你提供三個代謝組研究清晰思路。
3.派森諾代謝組學產品優勢匯總，滿足不同研究階段的高效需求。
在生命科學研究、精準醫療探索以及食品科學等領域，代謝組學技術正成為解鎖復雜生物機制的鑰匙。然而，面對靶向代謝、非靶代謝組和類靶代謝這三種常用技術，許多科研人員和從業者常常陷入選擇困境，究竟哪種技術更契合自身研究需求？其實，答案并非是非此即彼，而是要基于研究目標、樣本特性和數據需求，找到最適配的技術路徑。
一、代謝組產品有哪些？核心差異是什么？
要選對技術，首先需要明確三者的核心定義與本質區別，這就像在工具箱里選工具，得先知道扳手、螺絲刀、鉗子各自的功能定位。代謝組核心產品本質上分為三類：非靶代謝組、靶向代謝組、廣靶代謝組。
1、非靶代謝組（Untargeted Metabolomics）
非靶向代謝組學主要利用色譜-質譜聯用技術，無偏向性的檢測細胞、組織、器官或者生物體內受到刺激或擾動前后所有小分子代謝物的動態變化。基于標準品構建的數據庫及公共數據庫等信息匹配，對樣本中代謝物進行搜庫定性和相對定量，通過生信分析篩選差異代謝物，對差異代謝物進行通路分析,揭示其變化的生理機制。
技術原理：采用高分辨率質譜+數據依賴性采集（DDA）模式，根據不同樣品在相同的色譜質譜分析條件下的相對信號強度來分析，利用物質峰面積進行歸一化處理進行相對定量。
優勢：可同時檢測已知和未知代謝物，適合生物標志物篩選和新機制探索；可一次性獲得幾千個代謝物的信息，方便進行大量生信分析并畫圖，充實文章內容；無需提前明確目標代謝物，降低研究初期的設計門檻。
局限性：定量準確性低：僅提供相對定量（如差異倍數）而非絕對濃度；靈敏度不足：低豐度代謝物易漏檢（如激素類物質）；后續可能需要靶向代謝組進一步驗證目標代謝物的表達。
適用場景：
疾病研究：疾病早期潛在標志物篩選（如腫瘤、糖尿病、神經退行性疾病）、疾病分型代謝特征挖掘；
生物機制：基因敲除/過表達對代謝組的影響、環境脅迫（干旱、重金屬、藥物處理）下生物代謝響應機制；
產品研發：新型食品/保健品的代謝差異分析、微生物發酵過程中代謝物變化追蹤；
2、靶向代謝組學(targeted Metabolomics)
靶向代謝組學，針對特定某一物質或某一類代謝物進行檢測的代謝組學方法，以標準品為參照，利用多反應監測(MRM)技術對目標代謝物進行準確的定性定量分析。相對于非靶代謝組分析，靶向代謝組學具有特異性強，靈敏度高和定量準確等特點。
技術原理：采用液質聯用（LC-MS/MS）分析技術，搭配多反應監測技術（MRM）進行靶向檢測，基于標準品建立標準曲線，實現絕對定量。
優勢：檢測靈敏度高，定量準確性高，重復性好，能精準捕捉低豐度目標代謝物，避免干擾信號影響；靶向代謝組檢測結果可作為非靶代謝結果的驗證。
局限性：一次性檢測的物質種類有限，通量較低；無法發現新物質：僅能檢測已知且可購買標準品的代謝物。
適用場景：
標志物驗證：非靶篩選出的潛在標志物在大規模樣本（如數百例臨床樣本）中的定量驗證；
臨床檢測：疾病診斷標志物的含量檢測（如糖尿病患者的糖化血紅蛋白、腫瘤患者的特定脂質分子）；
藥物研發：藥物代謝動力學分析（如藥物在體內的吸收、分布、代謝、排泄過程）、藥物療效評估（如藥物干預后目標代謝物的變化）；
質量控制：食品/保健品中特定成分的含量檢測（如維生素、多酚、重金屬）、化妝品中違禁成分篩查。
3、廣靶代謝組（Widely-targeted metabolomics）
將非靶向代謝組學高通量的優點與靶向代謝組學高準確度、高靈敏度的優點結合起來的一種新型代謝組學檢測技術，特別適合做大樣品量的檢測。
技術原理：采用液質聯用（LC-MS/MS）分析技術，搭配多反應監測技術（MRM）進行靶向檢測。
優勢：與傳統靶向技術相比，能夠定性更多的化合物；定性準確性優于非靶，數據可靠性強。
局限性：定量方式為相對定量，無法獲取代謝物的絕對濃度；
適用場景：
大規模篩選：數百例樣本的多代謝物同步檢測（如隊列研究中的代謝特征分析）；
特定代謝組分析：植物次生代謝物篩查、揮發性代謝物檢測、中藥代謝組分析、組織脂質組檢測；
成本敏感型研究：需廣覆蓋檢測，但預算有限，無法同時開展非靶+靶向檢測的場景。
二、代謝組研究思路
思路1：基于非靶向代謝組學，整體描述代謝物種類和豐度信息，篩選目標差異代謝物，篩選關鍵富集途徑。
思路2：對非靶代謝組學的結果進行深入拓展，通過非靶代謝組學結合靶向代謝組學，或其他相應基礎驗證實驗進行研究，后續要對這些數據進行深入挖掘，解析所研究現象涉及的具體機理，或對篩選到的代謝物進行驗證。
思路3：多組學聯合分析對來自不同水平（基因、蛋白、代謝物）的批量數據進行歸一化處理、比較分析與相關性等統計學分析，建立不同層次分子間的數據關系；同時結合KEGG通路富集、分子互作等功能分析，系統全面地解析分子功能和調控機制。
三、派森諾代謝組學產品優勢
1.代謝產品覆蓋全——非靶向代謝組學、靶向代謝組學、脂質組學、風味組學、植物廣靶等；
2.主流的高分辨率質譜——超高效液相色譜儀和高分辨率的質譜儀（Orbitrap Exploris? 120 | Thermo）；
3.派森諾全新代謝數據庫——總計代謝物 62w+；MSMS 圖譜總計 2100w+；實現超高量物質種類的 3D 定性；7 大分庫為代謝組學提供更高的廣度和精度；
4.豐富的項目實測經驗——積累了數百個物種不同樣本類型的代謝組項目實測經驗；
5.穩定的數據產出與質控——質量不打折，正負分掃，QC、內標+實時質控；
6.臨床大隊列專屬研究方案——更科學的上機設計;更全面的質量控制;獨家的數據采集;多種批次矯正算法；
7.提供完整的物質定性與注釋——完善而豐富的標簽信息，讓結果解讀更輕松；
8.非靶代謝組結果通過云分析可視化系統交付，分組方案支持任意調整、圖表豐富支持多樣交互、補充分析無需等待、高級分析自由掌握。
四、案例分享
英文名稱：Microbiome and metabolome features in inflammatory bowel disease via multi-omics integration analyses across cohorts
研究方法：轉錄組、代謝組（非靶+靶向）
發表期刊：Nature communications
發表時間：2023年
影響因子：15
研究表明，腸道微生物和代謝物的變化與炎癥性腸病（IBD）的嚴重程度息息相關。然而，各種研究結果的差異阻礙了我們了解腸道微生物和代謝物在IBD診斷中的作用，以及它們作為可靠的診斷生物標志物所蘊含的潛力。在這項研究中，采用了整合糞便宏基因組學和代謝組學的多組學方法來研究IBD腸道微生物群的變化。構建了多組學生物相關圖，突出了腸道微生物生物轉化缺陷和氨酰-tRNA合成酶的顯著變化。最后確定了用于IBD診斷的多組學生物標志物，并在多個全球隊列中進行了驗證。研究結果為制定IBD宿主-微生物組相互作用的機制假說提供了寶貴的見解和重要資源。
圖1 IBD 糞便宏基因組學和代謝組學跨隊列整合分析的工作流程
五、總 結
代謝組學技術的選擇，從來沒有最優解，只有最適合。簡單來說：
想探未知，選非靶代謝組；
想定已知，選靶向代謝組；
想既廣又準，選類靶/廣靶代謝。
當然，在實際研究中，三者也常搭配使用，非靶發現差異，靶向精準定量，形成發現、驗證的完整研究鏈條。無論選擇哪種技術，核心都是圍繞研究目標，讓技術服務于科學問題，希望這篇文章能幫你理清思路，找到最適合自己的代謝組學技術方案，讓科研和應用之路更高效、更順暢！
