基于SWATH采集模式的拟靶向代谢组学研究

【作者】 王利超； 曾仲大； 赵欣捷； 路鑫； 许国旺；

【机构】 中国科学院大连化学物理研究所中科院分离分析化学重点实验室；

【摘要】 代谢组学是继基因组学与蛋白质组学后迅速发展起来的一门新兴学科,是系统生物学的重要分支。其目的在于研究生物体在环境改变、外界刺激、病理变化时所引起的小分子代谢物变化,进而探索生物体系的代谢网络及其调控机理1,2。代谢组学分析技术主要包括非靶向和靶向方法,它们有各自的优缺点。拟靶向代谢组学分析方法结合了非靶向和靶向分析技术的优势,从实际样本中获取代谢物离子对信息并在动态多反应检测模式(MRM)下尽可能多的对其进行检测3。目前,拟靶向代谢组学分析方法获取代谢物离子对信息主要依赖于信息依赖质谱采集模式(IDA)。但是IDA采集模式会遗漏一些低丰度代谢物的信息,因此建立一种代谢物覆盖度更广的拟靶向代谢组学分析方法具有重要的意义。本研究建立了基于超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用技术(HPLC-QTOF/MS)在SWATH采集模式下的拟靶向代谢组学分析方法。其过程主要包含:1)代谢物一级母离子和二级子离子信息配对;2)挑选不同碰撞能(CE)下强度最高的子离子,作为候选离子对;3)UPLC-MRM模式对每个CE下的候选离子进行验证;4)筛选代谢物最优离子对,组成拟靶向离子对列表。将基于SWATH采集模式建立的拟靶向方法和基于IDA采集模式建立的拟靶向方法进行比较,发现此方法能额外增加253个代谢物的特征离子对。在共流出代谢物干扰的情况下,代谢物使用特征离子对能有效增加定量准确性和稳定性。使用不同的CE不仅可以挑选最优的代谢物离子对,而且能弥补共流出代谢物在同一个SWATH窗口碎裂后子离子归属错误的缺陷。通过日内、日间精密度对建立的方法进行稳定性考察,显示此方法具有良好的稳定性。综上,该拟靶向方法具有代谢物特征离子对覆盖度广、灵敏度高、稳定性好等特征,适合于代谢组学研究。更多还原