LCMS-IT-TOF

 

岛津大力支持代谢组学的研究。提供分析各种生物样品的高分离性能的分离工具,在线精确质量测定工具,以及有效地从大量采集数据中提取所需信息的工具。这些仪器设备,都旨在充分利用技术优势,实现高精度和高速处理。

[1] 什么是代谢组学?

代谢组学是系统生物学的重要组成部分,其中包括低分子量的化合物,如有机酸和氨基酸代谢产物(代谢组学研究)分析。因此,基因组学重点研究DNA,转录组学研究的重点是mRNA以及蛋白质组学研究的重点是蛋白质,而代谢组学重点研究整体代谢产物。

DNA和蛋白质受食品、药品、运动和各种压力等环境因素的影响。其相互作用的结果反映在留下的代谢产物中,因此可以说,代谢组学承担着测量体内基因和蛋白质的活动,以及环境影响的总和。由于代谢组学可用于获得有关生物功能的有价值的信息,其应用已经延伸到广泛的研究领域,从生物标记物的发现项目(药物代谢动力学,药物的安全性,药物毒性等)来诊断疾病、生活习惯和健康。

[2] 代谢组学分析流程

可大致分为以下几步:
第1步项目构想第2步实验设计
步骤3差异代谢产物的发现
步骤4差异代谢产物的鉴定
步骤5假说,验证,结论

[第1步 项目构想 ]

要启动一个项目,必须有一些要解决的问题,如药物、食物或环境相关的问题,(例如,“这种药物为什么是毒性的,或为什么这种食物具有降压功效” ),或与疾病相关的问题,或基因组学/蛋白质组学相关的问题(例如,“该基因或蛋白质的功能是什么” ) 。这个问题就成为该项目的构想。

[第2步 实验设计]

代谢可以有各种方法,所以重要的是分析项目时,要进行实验设计,以便得到有意义的结果。例如,应该培养细胞,用于临床前样品,或应该使用动物疾病模型,而对于临床样品,应该使用一个健康人的样品(I期)或疾病样品(II期和之后),并且样品本身应包括组织和细胞或生物体液,如血浆,血清或尿液。此外,决定那些考虑系统的生物变异样品的数量是有必要的。

[第3步 差异代谢产物的发现]

发现差异代谢物的方法大致可分为两类。
(1)非目标代谢组学
这是指在所有化合物中搜索差异代谢物,并强调深入的搜索技术,这是一个强大的方法。它涉及到相对定量分析。
(2)目标代谢组学
在这种方法中,已知代谢产物进行选择性分析。对相对定量分析加以考虑,多个样品浓度轮廓分析是可行的。

代谢组学涉及到不同的技术相关的方法,包括利用色谱 - 质谱和核磁共振等。当使用色谱 - 质谱方法时,测量数据的不断进步首先表现在保留时间和质量分析上。如果保留时间校准和调整是必要的,则要使用相同的样品进行反复测量样品。比如说寻找用药物产生的差异代谢产物,将必然涉及大量数据的产生。这是由于用药后,在一定的时间间隔采样而产生了多个数据,以及生物变异和母体变异的可能性。因为从如此多的分析的样品中生成巨大数量的数据,所以分析软件变得几乎不可或缺。因此,代谢产物的发现通常使用专门的应用软件,以加工处理获得的数据,如校正保留时间和质量,调整和归一化操作,以及进行统计分析和数据挖掘等操作。

[第4步 差异代谢产物的鉴定]

反复核对注册在数据库中的化合物,以确定在第3步中发现的代谢产物,通过化合物信息分析确定其结构。国内和国际各种数据库都在发展,其中包含MS / MS和其他参考谱图,以及代谢途径相关的化合物。因为在通过参照数据库和差异代谢产物信息的基础上进行的结构鉴定之前还需要一些时间,将根据从MS和NMR等分析仪器获得差异代谢物的信息来进行结构鉴定。

[ 5步假设,验证,结论]

更差异代谢产物被发现和鉴定后,重新审视项目的构想,建构并验证一个假设,并得出一个结论。建构一个有意义的假说和获取结论需要重复性的数据,从复杂样品中分离出每个代谢产物(通常情况下,质量分辨率和色谱分离度的组合)的手段,用于ID验证的丰富数据(质量准确度和MSn信息),可以从大量数据中提取完成研究目标信息的软件。

[3]岛津代谢组学解决方案

色谱和质谱的结合,被广泛用于代谢组学,因为这种技术可达到化合物的高度分辨。

发现差异代谢物,最重要的信息是保留时间。优异的保留时间重现性是至关重要的,岛津的Prominence HPLC系列获得高度评价,其优异的性能完全适合代谢组学的研究。岛津的LCMS-IT-TOF,以高速测量获得MS精确质量的功能,结合Prominence高效液相色谱,可以提供准确的信息,以满足这些目标所需。

为了从这些仪器获得的大量数据中有效地提取所需信息来完成研究项目,此系统需与轮廓解决方案代谢组学软件组合。该软件由在代谢组学和生物信息学具有广泛认可和专业知识经验的PhenomenomeDiscoveries有限公司(加拿大)开发,以岛津整体代谢组学解决方案的形式提供给客户。

当利用LCMS-IT-TOF的0.1秒高速质谱采集并且与HPLC在线联机进行分析时,仅需一次分析,就能够获取MS谱,MS/MS和MS/MS/MS的谱图。LCMS-IT-TOF组成预测程序有效的缩减了备选代谢物,不止使用同位素方法和还参考了MSN谱精确确的质谱信息。这就是该系统对于解决代谢最艰巨的任务,识别发现的代谢物并有力支持应用代谢学的项目的成功(如寻找生物标志物)的巨大作用。

化合物优化处于药物研发的深度研究阶段,在化合物优化的过程中,需要高通量代谢物的分析。为此,我们提供了一个包括代谢物结构分析软件MetID Solution的系统可以有效的发现并识别预期的或未知的代谢产物。

通过比较代谢前、后的XIC (精确质量)色谱,并对母药和代谢物的MSn 谱使用多变量分析这个系统可以让哪些即使不熟悉代谢研究分析人员都能自动提取候选代谢物,从而有效提高实验室整体效能。

另一方面,关于发现代谢物的鉴定,值得注意的是目前正在重新关注于GCMS,因为这是一种可以轻松地分析小分子化合物(如氨基酸,有机酸和脂肪酸)的具有高灵敏度和高分辨率的方法。

岛津提供GCMS系统,包括为分析和鉴定某些特定的氨基酸,有机酸和脂肪酸的GCMS-QP2010Plus,具有自动保留时间校正的GCMSsolution软件(版本2.5和更高版本),以及GCMS代谢物数据库。使用具有保留指数的代谢物数据库,候选化合物范围可以大大缩小,从而获得高度可靠的鉴定。

配备了离子阱的LCMS-IT-TOF与高效液相色谱在线配置能获得精确的n级质谱检测。

通过轮廓解决方案代谢组学软件对目标候选化合物的高效搜索,大大提高了研究的效率。

代谢物结构分析软件MetID的解决方案对代谢前、后数据进行比较,搜索预期和未知的代谢产物。

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