代謝組學(xué)主要是對(duì)生物體受到內(nèi)部（基因）或外部（飲食、環(huán)境等）刺激后所發(fā)生生物響應(yīng)進(jìn)行綜合分析的研究工具，代謝組學(xué)的研究按照研究目的的不同可分為靶向代謝組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)。

靶向代謝組學(xué)主要是涉及已知代謝物的多重分析，包括使用標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行待測(cè)物質(zhì)的絕對(duì)定性定量分析；同時(shí)使用同位素內(nèi)標(biāo)來(lái)提高檢測(cè)的靈敏度和增強(qiáng)物質(zhì)定性定量的準(zhǔn)確性，減少假陽(yáng)性的發(fā)生。其不足在于物質(zhì)的覆蓋率有限。

而非靶向代謝組學(xué)是盡可能多的采集物質(zhì)的信息，具有較為廣泛的物質(zhì)覆蓋率。但由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)品，可能會(huì)產(chǎn)生很多假陽(yáng)性的信號(hào)（LC-MS平臺(tái)尤為顯著），缺乏對(duì)物質(zhì)的絕對(duì)定性定量數(shù)據(jù)（NMR平臺(tái)除外）。

小編今天以LC-MS平臺(tái)為例用數(shù)據(jù)和大家一起分享一下靶向和非靶向代謝組學(xué)各自的特點(diǎn)及區(qū)別，幫助我們更深入的了解靶向代謝組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)。

一、研究思路

首先使用超高壓液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）和流動(dòng)注射串聯(lián)質(zhì)譜（FI-MS/MS）靶向分析了NIST血漿中的代謝物，與NIST血漿數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，評(píng)估方法的精確度。非靶向的分析方法是通過(guò)UPLC-Orbitrap-MS/MS分析不同的生物樣本，并對(duì)不同的電離模式和固定相的進(jìn)行比較分析，篩選適合靶向分析的方法組合。最后，我們對(duì)靶向和非靶向代謝組的方法所檢測(cè)到的物質(zhì)的精確度進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析每種方法的特點(diǎn)和區(qū)別。

二、研究結(jié)果

1. 靶向分析方法性能

首先使用QqQHILIC和QqQFI對(duì)NIST血漿靶向分析181種代謝物，通過(guò)與NIST血漿中的參考濃度值評(píng)估方法的精確度（通過(guò)計(jì)算RSD進(jìn)行評(píng)估）。與NIST SRM 1950血漿的參考值相比，QqQHILIC的靶向分析的物質(zhì)RSD平均為7.8％，通過(guò)QqQFI靶向分析的物質(zhì)RSD平均為10.9％（圖1）。說(shuō)明從精密度層面來(lái)說(shuō)，QqQHILIC和QqQFI都比較適合做靶向代謝組學(xué)分析，實(shí)際應(yīng)用中由于QqQHILIC連有色譜柱，可以對(duì)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)預(yù)分離，在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析過(guò)程都較QqQFI簡(jiǎn)單和方便，所以實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中一般選用QqQHILIC做靶向代謝組學(xué)的分析。

2. 非靶向分析方法性能

非靶向代謝組學(xué)主要是通過(guò)UPLC-Orbitrap-MS/MS分析了三種不同類(lèi)型的樣本（魚(yú)肝臟、魚(yú)腦、NIST血漿），并對(duì)不同的電離模式（ESI+和ESI-）及固定相（HILIC和C18）的進(jìn)行比較分析。研究發(fā)現(xiàn)，在不同電離模式下，ESI+比ESI-得到的特征離子數(shù)量多，大約多133-145％，突出表明ESI+電離模式對(duì)物質(zhì)的覆蓋率較大。在不同的固定相之間，發(fā)現(xiàn)HILIC比C18可產(chǎn)生更多的離子特征，多104-236％，表明HILIC對(duì)物質(zhì)的覆蓋率較大。綜合電離模式和固定相進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)ESI+和 HILIC的組合分析將產(chǎn)生數(shù)量的色譜特征。

3. 非靶向和靶向方法的比較 

最后，通過(guò)對(duì)生物樣品（NIST血漿、魚(yú)肝臟、魚(yú)腦）進(jìn)行技術(shù)重復(fù)和批次間的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，比較了非靶向和靶向兩種分析方法檢測(cè)物質(zhì)的精確度（圖3）。首先分別使用QqQHILIC和OrbiHILIC對(duì)樣本進(jìn)行分析，無(wú)論是進(jìn)行技術(shù)重復(fù)還是批次間樣本的分析，與OrbiHILIC相比，均發(fā)現(xiàn)幾乎所有的物質(zhì)在QqQHILIC中精確度更高(表1)。其次使用QqQFI和OrbiC18+比較了樣本中脂類(lèi)物質(zhì)的精確度，發(fā)現(xiàn)在技術(shù)重復(fù)和批次間樣本進(jìn)行分析時(shí)，與OrbiC18+相比，QqQFI具有更小的RSD，更適合于脂質(zhì)的分析(表1)。

三、小結(jié)

通過(guò)對(duì)靶向代謝組和非靶向代謝組方法的評(píng)價(jià)和比較，發(fā)現(xiàn)靶向方法（QqQHILIC和QqQFI）具有比非靶向（Orbitrap）更高的精確度。如果有明確關(guān)注的物質(zhì)，那么非常適合靶向代謝組的分析方法，其中QqQHILIC更適合非脂質(zhì)類(lèi)物質(zhì)的分析，QqQFI更適合于脂質(zhì)的分析。如果想得到更多的物質(zhì)信息，那么可選擇非靶向的分析方法，其中ESI+與HILIC結(jié)合的方式，可使檢測(cè)的物質(zhì)信息的覆蓋率最廣。
四、小編觀點(diǎn)

靶向代謝組和非靶向代謝組各有各的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。靶向代謝組定性定量準(zhǔn)確，但對(duì)物質(zhì)的覆蓋率有限。而非靶對(duì)物質(zhì)的覆蓋率廣泛，但缺乏絕對(duì)定性定量的數(shù)據(jù)。因此，如果想關(guān)注更多的物質(zhì)信息，適合選擇非靶向的代謝組學(xué)的方法，相信隨著非靶向數(shù)據(jù)處理軟件的改進(jìn)，可以提高非靶向分析的精度及定性定量的準(zhǔn)確度。如果想得到絕對(duì)定量定量的數(shù)據(jù)，除了靶向代謝組的方法之外，還可以選擇核磁（NMR）進(jìn)行分析，安隆科訊擁有的專利目標(biāo)性分析法，可針對(duì)340種水溶性初生代謝物做到絕對(duì)定性定量的分析，并且基于NMR平臺(tái)的穩(wěn)定性高達(dá)98%，可以對(duì)樣本進(jìn)行長(zhǎng)期的跨時(shí)間段的分析，非常適合生物樣本的分析。