过去二十年里，代谢(脂质)组学研究得到了迅速发展。液相色谱与高分辨质谱联用（LC-HRMS）技术是目前内源性代谢物最常用的手段，然而困扰LC-HRMS技术的分析精度和结构鉴定的瓶颈问题仍然存在。尤其是血浆样本，其组分化学性质各异以及复杂的基质会显著减低代谢物定性与定量结果的准确性，导致生物学信息的丢失或错误的结论。人类衰老的过程伴随着器官功能下降和整体代谢的改变，对各种疾病的易感性增加。研究健康人不同年龄段血液中代谢物的变化规律，可以揭示衰老进程相关的生理、病理机制。内源性代谢水平的波动直接反映了生理和病理表型。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所税光厚团队与首都医科大学附属北京安贞医院杜杰团队合作建立了血浆精准代谢组学分析方法，并应用于不同年龄段健康人血浆代谢组的研究，揭示了多种与衰老相关的代谢特征。研究人员首先引入覆盖人体主要代谢通路的64种同位素内标（ISs），校准代谢组数据。选择ISs进行校准遵循最小变异系数（COV）的匹配规则。质控样本（QC）中，如果代谢物经特定ISs校准后获得的最小COV都在5%窗口内，则根据结构相似性和保留时间的接近的原则进一步筛选ISs。通过引入和精确选择合适的ISs校准代谢组数据，QC样品中所鉴定的480种代谢物的COV从14.3%降低至9.8%。同时，对于未知代谢物的鉴定，根据其匹配的最佳ISs结构和保留时间，有助于其准确定性。接下来将所建立的精确代谢组分析方法应用到225名年龄在20-88岁之间健康志愿者的血浆代谢组图谱研究，发现多种与人类衰老相关的代谢特征，包括类固醇代谢、氨基酸代谢、脂质代谢、嘌呤代谢和尿素循环，该结果提供了与衰老进程相关疾病的生理、病理学信息，为预防和治疗这些与年龄有关的疾病提供了依据。
该项成果于2022年5月8日在线发表于《Small Methods》上（DOI:10.1002/smtd.202200130)。税光厚组高级工程师田鹤、博士研究生倪震、客座研究人员Lam Sin Man博士为该论文的共同第一作者，税光厚研究员与首都医科大学安贞医院王媛教授、杜杰教授为该论文的通讯作者。该研究得到了科技部重点研发计划和国家自然科学基金委项目资助。
图：精准代谢组方法深度揭示衰老的代谢特征
