组学技术新突破！SCIEX ZenoTOF 7600一针进样完成非靶代谢组与靶向暴露组研究

在生命科学领域，遗传和环境因素对人类健康影响重大。世界卫生组织数据显示，70% 的疾病和 40% 的死亡与环境因素相关。代谢组 - 暴露组全关联研究（mEWAS）意义重大，但面临诸多难题。人体内源性代谢物和环境化学物质数量多、性质差异大、浓度跨度广，现有代谢组学和暴露组学方法存在局限，即便结合 HRMS 非靶向分析与 MRM 靶向分析，仍存在通量低、耗时耗样的问题，分析稀少生物样品时更突出。

研究人员采用 Zeno SWATH 技术收集 RSQC 和 Lab QC 样品的全部TOF MS和TOF MSMS信息，以最大化 MS2 信息的丰富度，并注释血清中的内源性代谢物和外源性化合物。使用 MS-DIAL 进行解卷积，然后通过数据库搜索，对代谢物和外源性化合物进行注释。内部数据库 OSI - SMMS 和暴露组数据库也分别用于内源性代谢物和外源性化合物的精确注释。基于已识别的外源性化合物和文献确定靶向的外源性化合物，优化碰撞能量和去簇电压，生成 MRM 列表。最终的 LC - HRMS - MRM 方法将 HRMS 用于非靶向代谢组学分析，将 MRM MS 用于靶向暴露组学分析。

本研究以2 型糖尿病（T2DM）研究为例，收集 226 份空腹血清样本，涵盖 2 型糖尿病患者、糖尿病前期受试者和健康对照者，且样本在多方面匹配。分析时， Zeno SWATH 模式下鉴定出 1190 种代谢物，远超 DDA 模式的668 种代谢物。同时，Zeno SWATH模式鉴定出 43 种血清外源性化合物，多于 DDA 模式的20种。这证明了 Zeno SWATH 的高效性和全面性，它显著增强了 MS2 强度和碎片丰度，从而提升了代谢物和外源性化合物的定性和定量能力。随后，将从 RSQC 和 Lab QC 中确定的 43 种外源性化合物，以及从文献检索中获得的 205 种在人体中报道浓度较高或检测频率较高的农药、兽药和化学污染物，整合到预 MRM 列表中，并准备了全面的代谢组列表，用于后续实际样品的分析。详细流程见图1.

结果显示，与 HRMS 相比，MRM 模式显著提高了外源性化合物的检测灵敏度。在低浓度 10ng/mL（添加到胎牛血清中）时，有 15 种外源性化合物在 HRMS 中无法检测到，但在 MRM 模式下可以检测到；与 HR 模式相比，有 54 种和 79 种外源性化合物的灵敏度分别提高了 10 倍以上和 3-10 倍，具体数据详见图2。尽管血清中外源性化合物的浓度通常比代谢组低 2-3 个数量级，但它们在 MRM 中的信号响应与代谢物在 HRMS 中的信号响应几乎相似，这体现了 HRMS - MRM MS 模式的强大筛选能力。

参考文献

[1]. Pengwei Guan, Yuting Wang, Tiantian Chen, Jun Yang, Xiaolin Wang, Guowang Xu, Xinyu Liu; Novel Method for Simultaneously Untargeted Metabolome and Targeted Exposome Analysis in One Injection. Analytical Chemistry. 2025. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c05565