LC-MS 非靶向代谢组学是通过液质联用 (LC-MS) 方法检测生物体受外界剌激前 后体内大多数小分子代谢物的动态变化，重点寻找在实验组和对照组中有显著变化的代谢物，对差异代谢物进行通路分析，进而研究这些代谢物与生理病理变化的相关关系，揭示其变化的生理机制，可为疾病标志物开发，疾病发病机制和药物治疗机制等研究提供线索和方向。其研究对象大都是分子岱1500Da 以内的极性较强、易电离、难挥发的小分子物质。

技术优势

1、偏向于中等或强极性的化合物的检测 ；

2、样本无需特殊处理 且一次进样分析即可；

3、 较高通足、较高灵敏度、较高分辨率；

4、严格质员控制体系。

应用方向

基础医学：生物标志物，疾病机理机制，疾病分型，个性化治疗等；

生物医药：药物作用机理，药效评价，药物开发等；

农林领域：植物逆境生物学研究，生长发育研究，药用植物活性成分鉴定，农作物农艺性状研究等；

微生物领域：致病机理，耐药机制，病原体-宿主相互作用研究等；

食品科学与营养学：食品成分及质员，食品体内过程，食品功能；

畜牧业：肉类及乳品质研究，致病机理研究等；

海洋水产：渔业资源，海水养殖，渔业环境与水产品安全等；

生物能源、环境科学领域：发酵过程优化，生物燃料生产，环境危定风险评估研究等；

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文献案例

背景介绍：

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 引起的，目前正在全世界范围内迅速传播，并对全球造成前所未有的威胁。SARS-CoV-2感染的突然爆发和迅速传播引起了公众的广泛关注。目前关于COVID-19  的研究大多数集中在其流行病学和临床特征上，而对疾病的微观分 子层面如代谢物和蛋白的变化相关的研究较少。感染SARS-CoV-2的患者中约80%表现出轻度症状且预后良好。另外约有20%的患者患有呼吸窘迫，需要立即进行氧气治疗或其他住院干，预然而，表现出这些临床症状的患者  已经发展到病情严重阶段， 需要立即获得专门的重症监护，否则可能会迅速死亡。因此，开发新的方法以尽早对COVID-19 患者进行病情预测至关望要。

研究思路：

结果速递：

研究人员通过高分辨率质谱对血清样本进行代谢组学和蛋白质组学分析，共鉴定到了941 种代谢物（包括36种药物及其代谢物）和894种蛋白质。与健康组、疑似病例组和轻症感染组相比，重症感染组患者中有204 个差异代谢物和93 个差异蛋白。经代谢通路和网络富集分析显示重症患者血清8中2种差异代谢物和50 种差异蛋白与三种途径（即补体系统的激活、巨噬细胞功能和血小板脱颗粒）相关。

图 1. 差异代谢物聚类热图

研究人员还检测到参与脂质代谢的代谢产物失调。COVID-19 患者中 16 种类固醇激素的含员显著增多，包括孕酮、雄激素、雌激素等，这些代谢物可以促进巨噬细胞的活性。另外研究发现21-轻基孕烯醇酮增加，它是合成皮质酮的必要中间体，这表明皮质酮的生物合成可能是抵抗SARS-CoV-2感染的保护机制。研究还发现，与健康对照相比，COVID-19 患者血清中有   100多种脂质均出现显著减少。这可能是病毒迅速扩增导致的消耗，为临床医生监控病情和制定治疗方案提供了参考。

此外，研究人员还基于18位轻症患者和13位重症患者的蛋白质组学和代谢组学数据通过机器学习，确定了29 个重要变员的优先级，构建了包括 22 种蛋白质和 7 种代谢物的判别模型。这一发现有望为重症患者的预测及治疗提供重要指导。