什么是靶向代谢组学？原理与关键技术

在生命科学研究中，代谢物是最贴近生理状态的终端读数。相比基因组、转录组和蛋白组，代谢组学（Metabolomics）直接反映了细胞和机体对内外环境变化的响应，成为研究疾病机制、生物标志物发现和药物作用机制的关键工具。而在代谢组学家族中，靶向代谢组学（Targeted Metabolomics）因其高灵敏度、定量精准和生物学解释性强的优势，在众多科研项目中发挥着越来越重要的作用。那么，什么是靶向代谢组学？它的基本原理与核心技术有哪些？本篇文章将为您系统解析。

 

一、靶向代谢组学的定义

靶向代谢组学是指以已知代谢物为研究对象，通过精确定量手段对特定代谢物及其动态变化进行检测和分析的一类研究策略。与无偏探索的非靶向代谢组学（Untargeted Metabolomics）不同，靶向方法具有高特异性、高灵敏度和定量准确性强的特点，常用于验证假设、探索机制或进行生物标志物的验证研究。

典型应用场景包括：

 

• 疾病诊断标志物的验证（如糖尿病、癌症、心血管疾病等）
• 药代动力学与药效学研究
• 代谢通路机制解析（如葡萄糖代谢、脂肪酸代谢等）
• 临床转化研究与个体化医疗

 

二、靶向代谢组学的基本原理

靶向代谢组学的核心在于定量与特异性。其研究流程主要包括以下几个步骤：

1、目标代谢物的选择

研究者根据生物学假设或文献资料，选定与研究问题高度相关的代谢物。例如，在糖尿病研究中，葡萄糖、乳酸、bǐngtóng酸、支链氨基酸（BCAAs）等是常见靶标。

 

2、标准品建库

使用高纯度标准品构建定量分析所需的校准曲线和响应因子，以保证后续分析结果的准确性和可重复性。

 

3、样本处理与提取

依据代谢物的化学性质（极性、稳定性、挥发性等），选用合适的样本预处理策略（如蛋白沉淀、固相萃取SPE等）以提高提取效率和信号强度。

 

4、质谱检测与定量

结合高效液相色谱（LC）或气相色谱（GC）与质谱联用技术（MS或MS/MS），在多反应监测模式（MRM）或选择反应监测（SRM）下实现代谢物的定量分析。

 

5、数据分析与生物学解释

通过多重校正与统计分析，结合生物通路数据库（如KEGG、HMDB、MetaboAnalyst等）进行代谢通路富集与机制解读。

 

三、靶向代谢组学的关键技术

靶向代谢组学的成功实施，依赖于多种关键技术的协同优化。以下是当前主流且广泛应用的几种核心技术：

1、液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）

（1）优势：

 

• 适用于极性较强的代谢物，如氨基酸、有机酸、核苷等
• 灵敏度高、定量范围广
• MRM模式下具有极高的特异性

 

（2）常见平台：

 

• 三重四极杆质谱（Triple Quad, QqQ）
• QTRAP系统（具有增强扫描能力）

 

2、气相色谱-质谱（GC-MS）

（1）优势：

 

• 适合检测小分子挥发性代谢物，如脂肪酸、有机酸、糖类
• 重复性高，适用于长期追踪研究

 

（2）前处理要求较高：通常需要衍生化处理（如TMS衍生）提高挥发性

 

3、标准品定量策略

靶向代谢组学必须依赖高质量标准品进行定量校准。常用方法包括：

 

• 外标法（External Calibration）：使用已知浓度标准品建立标准曲线
• 内标法（Internal Standard）：加入稳定同位素标记内标，用于校正信号漂移与样本损失
• 绝对定量（Absolute Quantification）：实现单位浓度（如μmol/L）水平的准确测定

 

4、多重反应监测（MRM/SRM）模式

这是靶向代谢组学中最关键的质谱扫描方式之一。其原理是：在三重四极杆中设定特定前体离子与产物离子对，实现对目标代谢物的高灵敏、高特异性检测。

优势：

 

• 可同时监测上百种代谢物
• 背景噪声低，适合复杂生物样本
• 与同位素内标配合使用，定量精度更高

 

四、百泰派克生物科技在靶向代谢组学领域的技术优势

在靶向代谢组学服务方面，百泰派克生物科技构建了覆盖氨基酸、脂肪酸、有机酸、胆汁酸、神经递质等多个代谢物类别的高质量检测平台。

我们的优势包括：

 

• 高通量多靶标定量能力
• 严格的质量控制体系（内标法 + 标准曲线）
• 丰富的数据库支持与通路分析服务
• 可根据研究需求定制靶向面板

 

靶向代谢组学作为代谢组研究的重要分支，凭借其高灵敏度、强定量性和优越的重复性，在生物医学研究、临床诊断和新药开发中发挥着不可替代的作用。未来，随着多组学整合与人工智能辅助分析的深入发展，靶向代谢组学将在精准医疗领域扮演更加核心的角色。在这一趋势下，百泰派克生物科技将持续拓展代谢物检测维度，优化质谱分析流程，致力于为生命科学研究者提供更加专业、可靠的科研服务支持。如您正在寻找高质量靶向代谢组学分析服务，欢迎联系百泰派克生物科技，我们将为您提供从方法开发到生物学解释的一站式解决方案。

 

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百泰派克生物科技特色项目

 

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

 

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

 

 

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

 

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

 

 

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

 

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

 

 

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

 

 

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

 

 

百泰派克生物科技七大检测平台

 

 

 

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!