一、定义

代谢组学（Metabolomics）是对细胞、生物流体、组织或生物体内的小分子（通常称为代谢物，Metabolites）的大规模研究。这些小分子及其在生物系统中的相互作用统称为代谢组。能够对生物样本中的代谢物进行全面分析的一项新兴技术，被定义为代谢组学技术。

代谢组学是在后基因组学时代兴起的一门跨领域学科，其主要目标是定量研究生命体对外界刺激、病理生理变化以及本身基因突变而产生的体内代谢物水平的多元动态反应。代谢组学诞生于上个世纪末，之后迅速发展并渗透到多项领域，比如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学，植物学等与领域。

发展至今，代谢组学技术已经远远超出了标准临床化学技术的范围，能够精确分析数百至数千种代谢物。代谢组学提供了代谢表型的详细表征，并可以在许多水平上进行精密医学研究，包括表征疾病基础的代谢紊乱，发现新的治疗靶标以及发现可用于诊断疾病或监测治疗药物的活性。常见代谢组学分析方法是质谱（MS）磁共振（NMR）光谱。质谱技术又分为LC-MS和GC-MS。其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量（质荷比），并通过质荷比的强度进行定量或半定量分析。NMR则是一种基于外部磁场变化引起的原子核能量吸收和再发射原理的光谱技术。NMR产生的光谱数据可用于量化浓度和表征代谢物的化学结构。

代谢组学技术的选择主要基于研究目的、样品类型等。NMR所需的样品制备较少，且产生的光谱与化合物浓度呈线性关系。但是，NMR的灵敏度相对较低，通常只能检测到最丰富的物种并且检测物质种类少，需要较长的纯化过程等因素限制了该方法的大面积使用。而质谱技术结合有效的样品前处理，以及与色谱分离相结合，具有很高的灵敏度和特异性，以及良好的动态水平，使得质谱尤其是高分辨LC-MS特别适用于非靶向和靶向代谢组学。