摘要
随着科技进步，医学实践正向精准医学迈进。大规模临床样本的代谢组学分析技术对于精准医学目标的实现至关重要，也是精准医学研究不可或缺的技术手段。大规模疾病代谢组学研究对象为复杂临床生物样本中数以千百计的代谢物，且涉及的样本数量多、分析周期长，对现有分析技术提出了极大挑战。本论文从发展代谢组学新方法着手，开展疾病标志物发现、药物干预的代谢应答等方面的研究。主要工作如下: 1.为了提高拟靶向代谢组学方法对低丰度和共流出代谢物的检测覆盖度，发展了基于序列窗口获取所有理论碎片质谱技术(SWATH)的拟靶向代谢组学分析新方法，并研发相关数据处理软件。该方法基于可变窗口SWATH技术在多碰撞能量下进行非靶向数据采集，对不同碰撞能下离子对进行筛选、验证，确定拟靶向方法的离子对。以标准血浆(SRM 1950)为模型样本，共获得1373个代谢物离子对，较传统拟靶向方法增加253个特征离子对。该方法稳定、可靠，适合于高覆盖的拟靶向代谢组学研究。 2.为了提高临床大样本的分析通量，开发了一套基于纳升电喷雾电离源(nESI)直接进样质谱联合数据非依赖采集技术(DI-DIA MS)的定性定量方法。定性过程包含母离子匹配、同位素分布评价、二级质谱相似度评价、相关性评价。定量采用一级结合二级质谱的方式。方法评价结果表明定性正确率＞94％(top 3)，且采用二级特征离子可实现同分异构体的定量。采用10μL样本在2 min内可实现代谢组学分析，具有通量高，样本用量少等优点，适合于大规模样本的高通量代谢组学研究。 3.为了获得具有临床应用前景的糖尿病快速筛查标志物，开发了知识导向的靶向代谢组学分析方法，并用于代谢标志物的大规模人群队列研究。基于已报道和前期发现的108个与糖尿病相关的重要差异代谢物的定量分析，从双中心收集的1859份血清样本中筛选出由己糖、苯丙氨酸、2-羟基丁酸/2-羟基异丁酸构成的代谢标志物组合。该组合诊断灵敏度优于空腹血糖(＞79.6％vs＜68％)，且与空腹血糖互补，适合糖尿病的快速筛查。此外，上述代谢物及其组合还具有糖尿病风险预测能力，未来具有临床应用的潜力。 4.为了深入探究药物干预对慢性肾病患者代谢组的影响，采用脂质组学和代谢组学研究了罗沙司他干预后的慢性肾病患者血清代谢谱特征。结果显示磷脂类、鞘脂类、胆汁酸类在药物治疗后含量显著降低;氨基酸类、肉碱类在药物治疗后含量显著升高。脂质组和代谢组相结合的研究策略能较全面地对罗沙司他干预后的代谢谱变化进行探究，为临床治疗和预后提供了科学支持。
NETL