代谢组学方法与技术

本书第1章介绍了代谢组学的概念和分类，第2章对代谢组学实验流程中的每个步骤进行了详细解释，第3章总结归纳了代谢组学实验中需要记录的关键信息，第4章提供了一些有助于代谢组学研究的相关资料，第5章简述了代谢组学研究中常用的数据处理和绘图软件的基本操作，第6章总结全书。本书可以为代谢组学初学者和相关领域从业者提供代谢组学的知识图谱，有助于研究者更好地利用代谢组学技术解决科学研究中遇到的问题。

王洋，长春中医药大学，副研究员，硕士研究生导师。师从质谱学家刘淑莹教授，长期从事质谱分析及代谢组学相关研究，主要研究方向包括：敞开式电离技术的机理探讨及应用研究，以液质联用为平台的代谢组学方法开发和应用研究。截至目前，主持国家和省部级科研项目3项，以一作者和通讯作者发表SCI学术论文30余篇，获得吉林省自然科学学术成果一等奖1项、二等奖1项，吉林省科技进步一等奖1项，吉林省自然科学二等奖1项。

1.代谢组学是包含生物化学、分析化学、生物信息学等技术的综合学科，有一定的难度，本书为初学者打造，帮助初学者深入掌握代谢组学技术方法。 2.作者从2017年开始运营公众号“代谢组学分享平台”，为初学者提供学习和交流平台，撰写的代谢组学文章有些阅读量超5000次。 3.本书为代谢组学初学者服务，提供简单易学的代谢组学入门基础知识、相关实验技术、方法，如何搜集科研资料与撰写报告，对常用分析软件进行介绍。

代谢组学通过研究体内内源性代谢物种类和浓度的变化来解释机体生命活动的代谢本质。作为系统生物学的一个分支，该技术已被广泛应用于生命科学的许多领域。代谢组学具有多学科交叉的特点，其综合了生物化学、分析化学、生物信息学等技术，对于初学者来说有一定的门槛。编者从2009年开始接触代谢组学，当时相关书籍较少，大部分知识只能通过发表的文章来获得，在学习和实验的过程中也积累了一些经验，形成了一些知识体系和框架。在 2017年开始更新自己的公众号“代谢组学分享平台”，分享代谢组学的相关知识和经验。随着关注人数的不断增加，让我感觉这种基础知识的分享对于初学者来说非常有必要。在私信和留言中也总能收到来自读者的肯定和感谢，一位读者留言说我可以将公众号的文章整理一下出一本书，因此我萌生了出版此书的念头。
本书首先介绍了代谢组学的概念和分类，接着对代谢组学实验流程中的各个环节进行逐一解释和说明，然后对代谢组学实验记录和报告书写进行概述，最后从整体上对代谢组学技术进行总结，旨在为代谢组学初学者提供入门的基础知识，使读者能够更好地了解代谢组学并将其应用到实际科研中解决问题。此外，本书还提供了一些代谢组学学习的相关资料，并对常用的数据分析和统计软件进行了简要介绍。总之，作为一本学习手册，希望该书能够为各位读者提供尽可能全面的知识图谱，成为代谢组学研究和学习过程中的一本实用工具书。
本书所有内容大多来自编者实践经验积累和文献阅读笔记，同时参考了大量专家学者的论文著作，在此一并表示感谢。由于编者水平有限，缺点和疏漏之处在所难免，敬请各位读者不吝指正，我们将虚心接受并加以修正。

编者
2024年6月

第1章　代谢组学概述 001 
1.1　非靶向代谢组学  003 
1.2　靶向代谢组学  011 
1.3　拟靶向代谢组学  014
参考文献  017

第2章　代谢组学的基本操作 019 
2.1　样本前处理  020 
2.2　样本检测  024 
2.3　数据预处理及统计分析  032 
2.4　生物标记物的筛选  040 
2.5　化合物鉴定  041 
2.6　代谢组学研究中常用的数据库  048 
2.7　代谢组学活性筛选  057 
2.8　小分子代谢物如何发挥重要功能  059 
2.9　活性小分子代谢物的筛选方法  063
参考文献  065

第3章　代谢组学研究中应记录的关键信息 069 
3.1　样品前处理  070 
3.2　样本检测  072 
3.3　数据预处理与统计分析  073 
3.4　化合物鉴定  075 
3.5　化合物命名  076 
3.6　小结  078
参考文献  079

第4章　代谢组学相关资料 080 
4.1　有助于实验设计的参考文献  081 
4.2　代谢组学实验中应该如何做选择？  081 
4.3　质谱相关知识  083 
4.4　高分辨液质联用技术的发展  090 
4.5　质谱使用注意事项  095 
4.6　代谢组学数据处理时如何去除外源性物质干扰  096
4.7　实验过程中需要注意的问题  097 
4.8　送公司测试样本  102
参考文献  105

第5章　代谢组学常用软件操作 107 
5.1　如何用 Origin软件画质谱图  108 
5.2　SIMCA软件操作  117 
5.3　MetaboAnalyst软件操作  123 
5.4　HemI软件操作  137 
5.5　MS-DIAL软件操作  142 
5.6 MZmine2软件操作  151

第6章　总结 166 
6.1　代谢组学并不神秘  167 
6.2　代谢组学的学习过程  169

附录　172
附录一　代谢组学知识框架图  173
附录二　血液样本的代谢组学研究方法  174
附录三　尿液样本前处理方法  175
附录四　组织样本前处理方法  175
附录五　代谢组学样本前处理和分析方法  176