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Xevo G2-S QTof和TransOmics:LC/MS差异组学分析系统（一）

2020.6.22

Xevo G2-S QTof和TransOmics：用于蛋白质组学、代谢组学和脂质组学的LC/MS差异组学分析系统
Ian Edwards、Jayne Kirk和Joanne Williams
沃特世公司(英国曼彻斯特)

应用优势
■简化了工作流程、验证和数据解析
■设计用于大规模代谢组学和蛋白质组学数据集
■集成式组学平台可用于各种各样的全面定性和定量分析

沃特世解决方案
包括TransOmics™信息学软件的组学研究平台解决方案
ACQUITY UPLC® I-Class 系统
nanoACQUITY UPLC®系统
Xevo® G2-S QTof
TransOmics信息学软件
MassPREP™蛋白质酶解标准品

关键词
组学，代谢组学，脂类组学，蛋白质组学，MS^E，主成分分析，无标记LC/MS

简介
近年来，包括基于LC-MS的代谢组学、脂质组学和蛋白质组学仪器等组学技术的进步实现了以高通量的方式对多种生物分子的丰度进行定量监测，从而测定它们在不同生物状态下的变化。

我们的最终目标是增进对生物过程的理解，从而改善对于疾病的疗效，更有效地开发药物或维持作物生长的最佳农业环境，同时最大程度地减少传染和其它副作用。就此而言，不同分析学科的研究结果可提供正交的观点，通常可以互相作为补充。开发和应用能够将多个研究领域的结果进行整合的灵活信息学解决方案具有重大意义。本研究介绍了一种多组学解决方案，可用于对代谢组学和蛋白质组学数据集中的MS数据进行大规模分析。

其中采用了包括TransOmics信息学软件的沃特世(Waters®)组学研究平台解决方案，并结合Xevo G2-S QTof系统进行技术和生物学重复分析。

结果与讨论
执行的代谢组学实验包括相对于对照/质控样品，鉴定低剂量和高剂量样品。根据实验设计，样品应当划分为3个不同的组，并使用标记离子进行不同组的识别。用于代谢组学和脂类组学的TransOmics (TOIML)流程包括以下步骤：

1. 导入原始的MS^E连续数据集(六个技术重复样/组)
2. 峰对齐，纠正不同分析运行间的保留时间偏移
3. 色谱峰归一化，以便在不同样品运行间进行比较
4. 色谱峰检测(峰选择)
5. 离子去卷积，按化合物将离子分组
6. 利用已有的定制数据库进行化合物鉴定
7. 执行数据分析，找出用以将化合物分为QC(质控)、空白(基质)和分析物(高剂量)的离子(特征)

基质背景包括系统评估基质，其中加入了不同的镇痛标准品混合物A，从而得到低剂量(QC和高剂量(空白)样品。质控样品(QC)通过混合等量的低剂量和高剂量样品而制成。

采用ACQUITY UPLC I-Class系统结合Xevo G2-S QTof，在正电喷雾模式下以大于30k FWHM的质量分辨率，分离和分析代谢物。在UPLC/MS^E模式下采集数据，该模式是一种无监督的采集方法，其中当进行交替扫描时质谱仪在低能量和高能量之间切换。使用TOIML和专业化合物数据库进行处理、搜索和定量。

其中TOIML流程的步骤1，2和3在别处有详细描述(TransOmics信息学软件由Nonlinear Dynamics提供技术支持)。鉴定前，通过主成分分析对所检测离子进行分组，如图1所示，显示了综合得分图和载荷图。从中可知，离子主要聚集在技术重复水平，并且样品实现了清晰分离。

图1. 分析物(镇痛标准品混合物A高剂量；紫色)，空白(系统评估基质；浅蓝色)和QC(质控样品；深蓝色)的主成分分析