靶向代謝組學服務-MRM 精準定量 | Verygenome

靶向代謝組學

靶向代謝組學（Targeted Metabolomics）為代謝組學研究領域的精準分析策略，聚焦特定類別或已知功能代謝物，透過高靈敏度、高特異性技術平台（如液相層析–串聯質譜 LC-MS/MS）對目標代謝物進行絕對定量分析。與以廣泛篩查、定性分析為主的全代謝組學（非靶向代謝組學）不同，靶向代謝組學彌補了後者在準確定量、重現性及低豐度代謝物檢測能力上的不足。它如為複雜代謝網絡裝上「瞄準鏡」，能精準測定特定代謝路徑（如三羧酸循環、胺基酸代謝、脂質代謝等）中關鍵代謝物的濃度動態變化。該技術於疾病生物標誌物發現、藥物代謝動力學研究、植物次生代謝產物分析、營養學及微生物代謝工程等領域已成為不可或缺的核心研究手段。

原理介紹

靶向代謝組學核心原理基於已知標準品，對目標代謝物進行特異性辨識與精確定量。技術流程通常含：首先依研究目的篩選並確定待分析目標代謝物清單，準備相應同位素內標或化學結構類似物作為內標；其次利用液相層析（LC）等分離技術，依代謝物理化性質（如極性、親疏水性）高效分離，降低樣品基質干擾；接著進入質譜檢測，採多重反應監測（MRM）模式。於 MRM 模式下，質譜特異性篩選目標代謝物母離子，進一步打碎並選擇特定子離子檢測。此「雙篩選」模式大幅提升檢測特異性與抗干擾能力；最後將目標代謝物檢測訊號與相應內標訊號比較，基於預先用純品標準品建立的標準曲線，計算目標代謝物於樣品中的絕對濃度。整個流程實現從複雜生物樣品中對特定代謝物的高特異性、高靈敏度捕獲與精準定量。

文獻案例

《Cell Metabolism》所刊 “Fasting-Induced FGF21 Signaling Activates Hepatic Fatty Acid Oxidation via PPARα” 藉靶向代謝組學深入揭示肝臟能量代謝調控機制。研究人員發現飢餓狀態下肝臟分泌的纖維母細胞生長因子 21（FGF21）能顯著促進脂肪酸氧化。為精確量化此過程中關鍵能量代謝中間產物的變化，研究者採靶向代謝組學技術，重點分析肝細胞中醯基肉鹼（脂肪酸 β-氧化的中間產物）與三羧酸循環中間物（如檸檬酸、α-酮戊二酸等）含量。實驗結果表明，FGF21 處理後，中長鏈醯基肉鹼（如 C14、C16 肉鹼）水平顯著下降，而三羧酸循環中間物水平上升。此精準定量資料直接證實 FGF21 經激活過氧化物酶體增殖物激活受體 α（PPARα），加速脂肪酸向三羧酸循環的流入與徹底氧化，為機體於飢餓狀態維持能量恆定提供清晰的代謝物層級證據。

送樣標準

動物組織

新鮮組織重量≥0.5g，液氮速凍後 -80℃ 保存，乾冰運輸；須明確組織部位、動物品系及處理條件（如藥物干預、造模時間等）

植物組織

新鮮葉片 / 根 / 果實等重量≥1g，液氮速凍後 -80℃ 保存，乾冰運輸；須說明植物品種、生長階段及處理因素（如逆境脅迫、施肥處理等）

細胞樣本

細胞沉澱數量≥1×10⁷ 個，離心收集後以 PBS 洗滌 2 次，液氮速凍後 -80℃ 保存，乾冰運輸；須提供細胞系名稱、培養條件及處理方案

體液樣本（血清 / 血漿 / 尿液等）

血清 / 血漿≥200μL，尿液≥500μL，-80℃ 保存，乾冰運輸；血清須避免溶血，血漿須註明抗凝劑類型（EDTA / 肝素等）；尿液須新鮮收集並及時凍存

微生物樣本

菌液≥1mL（OD600 值≥0.8）或濕菌體重≥0.2g，液氮速凍後 -80℃ 保存，乾冰運輸；須提供微生物菌株名稱、培養條件及發酵 / 處理時間

交付內容

樣本品質檢測報告

含樣品完整性檢測結果、代謝物萃取效率驗證資料、內標回收率檢測報告（確保實驗可靠性）；

靶向代謝組學原始資料

包括層析–質譜聯用原始圖譜、各目標代謝物保留時間、特徵離子對訊號強度資料；

定量分析报告

涵蓋所有目標代謝物定量濃度值、相對標準偏差（RSD）、偵測率統計，提供標準化資料表及視覺化圖表（如火山圖、熱圖）；

資料分析解讀

包括組間差異代謝物篩選結果（P 值、fold change）、差異代謝物富集之路徑分析、與研究表型關聯討論；

常見問題

檢測結果中部分目標代謝物未偵測，可能原因？

①樣品中目標代謝物濃度低於偵測下限（如生物樣本中代謝物本底含量極低）；②樣品前處理過程中代謝物損失（如萃取溶劑選擇不當、萃取時間不足）；③代謝物於樣品儲存過程降解（如未及時凍存、反覆凍融）；④檢測參數未優化（如質譜離子對設置錯誤、層析保留時間偏移）。可經增加樣品用量、優化萃取方法或調整檢測參數重新實驗。

定量結果重現性較差（RSD 值過高），如何優化？

①樣品前處理操作不統一（如萃取時間、離心轉速差異），須規範實驗流程並同步處理所有樣品；②儀器穩定性不足，須檢測前對層析–質譜儀校準，確保系統壓力、流速穩定；③內標添加量不準確，須精確配製內標溶液並均勻加入樣品；④樣品基質效應干擾，可採同位素內標校正或優化層析分離條件減少基質影響。

樣品基質複雜（如植物組織、糞便樣本），干擾目標代謝物檢測，如何處理？

①優化樣品前處理方法，增加淨化步驟（如固相萃取、凝膠過濾層析）去除雜質；②調整層析分離條件（如更換層析柱、優化梯度洗脫程序），提高目標代謝物與雜質分離度；③採基質匹配標準曲線法，減少基質效應對定量影響；④選擇特異性更強的質譜離子對，降低干擾訊號。

如何確定靶向代謝組學的目標代謝物集合？

①參考相關研究文獻，篩選與研究方向密切相關的代謝路徑及關鍵代謝物（如疾病相關路徑、植物次生代謝路徑）；②結合非靶向代謝組學預實驗結果，從差異代謝物中篩選重點關注目標物；③依實驗室現有標準品庫，優先選可提供標準品的代謝物（確保定量準確性）；④諮詢技術支援團隊，依研究目的與樣品類型客製化目標代謝物清單。

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