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代谢组学研究复杂多样,代谢组学分析获得的数据量也相当惊人。对于初学者来说,找出代谢组学研究的线索并不容易。本概述将为代谢组学研究人员介绍一些常见过程。
一般来说,代谢组学分析过程包括两个步骤。首先对代谢成分进行预处理,预处理方法由测量分析方法确定。如果使用质谱法,则需要提前分离和电离代谢成分。然后,对预处理的组分进行定性和定量分析。
在预处理过程中,常用的分离方法有气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)。GC具有较高的分辨率,但需要对代谢组分进行气化,并且对组分的分子量有一定的限制。HPLC也广泛用于代谢组学分析。由于它在液相中分离代谢成分,因此无需气化这些成分。它还具有更宽的测量范围,并且比GC更灵敏。除了GC和HPLC,毛细管电泳也可以分离代谢成分。虽然其应用较少,但理论上其分离效率高于HPLC。
在预处理过程中,通常会添加内标,以方便后续对样品质量进行监测和比较。由于不同的实验批次和样品序列对后续测量有一定的影响,因此还增加了空白对照和混合样品对照进行质量控制。
不同代谢成分定性和定量分析的方法包括质谱(MS)和核磁共振成像(NMR)。其中,质谱具有灵敏度高、特异性强的优点,广泛用于检测代谢成分,可用于表征和定量分离和电离后的代谢成分。
电离方法包括大气压化学电离(APCI)、电子电离(EI)和电喷雾电离(ESI),根据不同的分离方法进行选择。例如,电喷雾电离通常用于通过液相色谱分离的组分。然而,由于质谱不能直接检测生物溶液或组织,因此其应用受到了限制。
为了提高原有质谱的灵敏度,简化样品制备和降低背景效应,开发了一些新的质谱相关技术。这些技术包括二次离子质谱(SIMS)和纳米结构启动质谱(NIMS),两者都是解吸/电离方法,不依赖于基质。SIMS使用高能离子束解吸样品接触面,具有空间分辨率高的优点。它是一种与质谱串联进行器官/组织对比的强大技术。而NIMS可用于检测小分子。
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