[發明專利]一種色譜-質譜代謝組學數據分析的新方法

有效

• 申請號: 201210179102.5
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102788849A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 亓云鵬;柴逸峰;范國榮;宋云龍;吳玉田
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二軍醫大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種色譜-質譜代謝組學數據分析方法，屬于分析化學技術領域。?

背景技術

代謝組學是系統生物學領域的新興技術，色譜-質譜聯用(如氣質聯用GC-MS、液質聯用LC-MS等)是代謝組學研究中的主流分析技術。色譜-質譜聯用儀器往往產生大量數據，如何對這些數據進行有效分析，從而獲得有關研究對象的代謝輪廓特征，是目前該領域研究中的關鍵技術和瓶頸問題。?

目前，研究色譜-質譜代謝組學數據的常用策略是以保留時間Rt-質荷比m/z處的質譜碎片峰強度為變量，先對質譜碎片峰進行檢測、對齊，然后將處理后的信息進行統計學分析。但是，這種數據分析策略存在下列問題：(1)采用該策略，每個樣品可產生多達上千個變量(質譜碎片峰的強度)，而代謝組學研究中樣品數一般為幾十個，由此將導致變量數與樣品數比例失衡，為后續分析帶來問題；(2)該策略關注質譜峰信息，而質譜峰除包括碎片離子峰外，還包括加合峰、同位素峰等，因此上述大量變量中存在約90％的冗余信息；而且，變量一般為在某質荷比及保留時間處記錄的強度信息，以上均使得后期對差異性代謝物的定性鑒別變得復雜；(3)由于代謝組學研究中內源性代謝物的種類眾多，含量不等，有時可能出現色譜峰重疊、變形等現象，從而為數據處理過程帶來誤差，并影響后續統計分析結果的可靠性。?

為克服核磁共振代謝組學分析中差異性代謝物定性鑒別困難的問題，瑞士學者提出一種新型的代謝組學數據分析方法——代謝物投影技術(Metabolite?Projection?Analysis，MPA)(F.Dieterle，A.Ross，G.Schlottebeck，H.Senn.Anal.Chem.78(2006)3551-3561)。他們首先收集多種代謝物的核磁共振波譜，然后將這些代謝物的波譜投影至由樣品建立的統計分析模型，從而可對差異性代謝物直接進行定性鑒別。但是，MPA方法是針對核磁共振數據而建立的，其必要條件是得到代謝物的核磁共振波譜信息；而生物樣本一般包含成百上千種代謝物，因此要收集如此多代謝產物的光譜信息是很難做到的。作為代謝組學研究中的主流分析技術，色譜-質譜數據中本身就包含了各個代謝物的質譜信息。因此，本發明對MPA方法進行了改進和擴充，建立了一種研究色譜-質譜代謝組學數據的新策略，并可有效地解決現有色譜-質譜代謝組學數據分析策略中存在的問題。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是建立了一種色譜-質譜代謝組學數據分析的新方法。該方法克服了背景技術的缺點，無需像背景技術那樣預先收集代謝物的波譜信息，即可簡便地進行數據分析，并對特異性代謝物進行篩選和鑒定。?

本發明提供了一種色譜-質譜代謝組學數據分析的方法，包含以下步驟：?

(1)代謝物峰的識別?

首先從研究體系(包括正常組、模型組、給藥組)的各個樣品中取出相同體積(如20微升)，混合后建立質控(QC)樣品；取QC樣品的總離子流色譜(TIC)數據，選取其中信噪比大于3的色譜峰(記為peak_i)，采用化學計量學方法對peak_i進行純度檢測：對于純色譜峰，記錄每個色譜峰的左(記為L_{peak_i})、右邊界(記為R_{peak_i})及峰值處(記為A_{peak_i})的保留時間；對于經純度檢驗判定為重疊的色譜峰，采用化學計量學方法進行解析，獲得重疊色譜峰中包含的純色譜與純質譜信息；?

(2)代謝物純質譜庫的建立?

基于QC樣品的色譜-質譜數據，對于每個色譜峰peak_i，將其在L_{peak_i}和R_{peak_i}保留時間范圍內的所有質譜數據進行加和、平均，以獲得可表征色譜峰peak_i對應代謝物的質譜信息；對于重疊色譜峰，采用化學計量學方法解析得到的純質譜可直接作為表征重疊色譜峰所包含代謝物的質譜信息；將上述二部分質譜信息合并，即可得到QC樣品中所包含的代謝物的純質譜庫(記為X_Met)；X_Met里包含了研究體系中所有樣品的代謝物的純質譜信息；?

(3)統計分析模型的建立?