技术介绍 | GC-MS非靶标代谢组学

GC-MS非靶标代谢组学检测通过气质联用（GC-MS）方法检测生物体受外界刺激前后体内大多数小分子代谢物的动态变化，重点寻找在实验组和对照组中有显著变化的代谢物，进而研究这些代谢物与生理病理变化的相关关系，其研究对象大都是分子量1500Da以内的小分子物质。

技术优势

• 技术成熟稳定、分辨率高、选择性好具有相对完善的数据库适合于复杂基质的分析，一次分析提供全面的信息全自动峰识别、解卷积、样品比较、质量控制定性更准（结合保留时间指数辅助定性）

技术路线

技术参数

• 样本要求

血清、血浆：200 μL/sample

尿液：1 mL/sample

组织：200 mg/sample

粪便、肠道内容物：200 mg/sample

细胞、微生物：1X 107 cells/sample

培养液：200 μL/sample

• 生物学重复

样本数量：植物和微生物n≥6，动物样本n≥10，临床样本n≥30，所有重复样本独立分析。其他种类的样品在收集之前请联系公司销售工程师。

• 检测平台

GC-TOF-MS (Agilent 7890A/7890B-LECO Pegasus HT)

• 常规项目周期

30个自然日，含基础数据分析

应用方向

• 表型和生理功能研究疾病病理研究临床诊断及治疗药物研究中医理论研究食品科学与营养学研究畜牧与农林业研究环境毒理研究

案例分析

缺氧通过改变肠道微生物群诱导骨髓间充质干细胞衰老研究对象：骨髓间充质干细胞

期刊：Nat Commun

影响因子：12.353

时间：2018年

• 研究背景

全身性慢性缺氧是一种与全身供氧供应不足相关的病理状态。骨髓间充质干细胞主要位于骨髓(BM)的血管周围区。氧是骨髓生态位的关键组成部分，骨髓中的缺氧环境通常被认为是维持干细胞正常生理功能和自我更新所必需的。然而，全身缺氧患者的BM缺氧状态可能加重。同时，微生物群和紧邻肠道腔的高血管化的肠道黏膜都对慢性缺氧敏感。慢性深度缺氧可改变肠道微生物群的多样性，导致肠道微生物群衍生代谢物的积累,这可能会显著影响宿主的稳态。本研究以CCHD患者作为全身性慢性缺氧的人类疾病模型，研究BM与肠道之间的关系。

• 研究结果

来自CCHD患者的骨髓间充质干细胞容易过早衰老，这可能是由于肠道生态失调和肠道微生物群来源的d-半乳糖的积累。补充乳酸菌可恢复具有防御性的骨髓间充质干细胞。我们的研究结果表明，口服补充乳酸菌可能会提高自体BMSC基再生治疗的效率，并为改善CCHD患者的干细胞治疗开辟了可能性。

• 研究思路

• 结果展示

采用了基于气相色谱飞行时间质谱(GC-TOF/MS)的代谢组学方法来研究骨髓中代谢物的改变。在总离子电流分布中，鉴定出543个有效峰（图A)。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)显示了两组之间的聚类显著分离(图B,C,D)。

骨髓间充质干细胞的GC-MS非靶代谢组学分析

共有49个差异显著代谢物，主要由碳水化合物、氨基酸、核苷酸及其中间代谢物组成。代谢组图显示，不同的代谢物在糖酵解、糖异生、三羧酸循环和半乳糖代谢途径中富集。这些途径参与糖代谢和氨基酸代谢，这分别是能量生产和蛋白质合成所必需的。(x轴表示途径的影响，y轴表示途径的富集;较大的尺寸和较深的颜色分别代表增加的路径富集和较高的路径影响值)

49种差异显著代谢物的途径分析

参考文献：

Xing J, Ying Y, Mao C, et al. Hypoxia induces senescence of bone marrow mesenchymal stem cells via altered gut microbiota[J].Nat Commun ,2018, 9(1).