全局精准非靶向代谢组学Plus

诺米代谢自主研发全局精准非靶向代谢组学Plus（“全靶”Global Untargeted Metabolomics)检测技术，具有自主知识产权，是基于常规非靶向代谢组检测的新一代技术。全靶技术以高通量、半定量和物质全注释为特征，用于考察生物体系受刺激或扰动后的体液、细胞和组织等样本中所有小分子代谢产物定性和定量的变化情况。

诺米代谢全靶技术已申请专利
（一种基于UPLC-HRMS的代谢组学相对定量分析方法）

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技术原理

非靶向代谢组学尽可能多的采集物质信息，通过数据处理与搜库匹配获得代谢物，作为非靶的升级，全靶在实验环节和数据分析环节，做了革新性优化：以同位素内标和混合QC（混合标准品）同时作为校正物质来计算代谢组学样本中代谢物的相对浓度值，通过一级分析获得一级变量的差异代谢物，通过二级分析得到代谢物全鉴定表格，特别是明确物质成分或结构的差异代谢物。

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产品优势

全靶在实验环节和数据分析环节，做了革新性优化：不同于以往的研究模式，无需先从高分辨质谱数据中提取多反应监测模式(MRM)离子对，再转移到三重四极杆质谱对这些离子对进行定量扫描，而是直接从高分辨率质 谱数据中先提取质谱一级变量信息，以同位素内标和混合QC（混合标准品）同时作为校正物质来计算代谢组学样本中代谢物的相对浓度值。全靶无需同时使用两种质谱平台(四极杆质谱和高分辨质谱），仅用 一种（高分辨质谱）即可满足定性和定量的双重需求，成本较低，操作简便，适用性广。

三大亮点

• 算法优选合适的同位素内标；
• 基于混合标准品校正；
• 差异代谢物关联分析新增关联渲染图、差异代谢物ROC分析（临床样本）、差异代谢物分析等。

1)Q Exactive™质谱平台，更准更稳
质谱仪采用Thermo Scientific™ Q Exactive™质谱仪，组合型四极杆Orbitrap质谱仪提供的灵敏度、选择性、灵活性和易用性为目标和非目标化合物的筛查、定量、鉴定和确认设定了标准，更为准确高效地进行物质定性和定量。诺米代谢是CMA认证企业，Thermo Scientific™ Q Exactive™ 质谱仪已经过3Q认证。上机采用正负离子模式分开进样的方式，最大程度保证物质的不损失。

2)双重标尺，严格定量
根据代谢物的结构分类，匹配6种同位素内标，稳定同位素标记内标(SIL-IS)可以提升质谱数据的稳健性，优于化学内标；样品提取之前加入，可以检测各样本的提取效率，并消除提取效率造成的误差；在QC样本中SIL-IS的色谱分离和质谱检测稳定，可以再现。基于混合QC制备不同浓度梯度标准曲线（每个物质都有一个标曲），用于数据分析环节的精准定量。

3)算法更精准，减少假阳性
严格数据质控，基于稳定同位素标记内标和混合QC的分析流程的算法优化，提升了非靶的定向和定量结果的准确性。如：RSD < 30%；混合QC物质相应梯度是否线性；同时匹配度≥ 85%，保障鉴定到的物质真实可信，注释物质数量最高可达1500余种，相较常规非靶，更精准地圈定目标代谢物范围。

4）最全数据整合，无偏好性检测
无偏好性检测，是“检测啥结果里就有啥”，不是“库里有啥才能检测啥”。代谢物的定性定量是基于诺米代谢自建数据库和公共数据库，不仅可对已知代谢物的检测，还能对未知代谢物预测。首家提供多种权威数据库注释，全面解析检测到的物质，强大的BioDeep自建数据库5000+，融合了MoNA、METLIN、HMDB、LipidSearch等数据库，合计物质数量65万+，实现超高量物质种类的鉴定。

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结果展示

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项目文章

氨和热应激对凡纳滨对虾肠道微生物群的毒性效应及转录组和代谢组学反应 Toxic Effects of Ammonia and Thermal Stress on The Intestinal Microbiota and Transcriptomic and Metabolomic Responses of Litopenaeus Vannamei

发表期刊：Science of The Total Environment（IF=7.961） 发表时间：2020年

摘要

氨和热应激经常对水生动物产生有害影响。肠道是人体抵御压力的重要屏障。本研究研究了凡纳滨对虾在单独和联合氨氮和热胁迫下的肠道菌群、转录组和代谢组学反应。结果表明，应激后肠道菌群变化 明显，厚壁菌门水平升高，拟杆菌门和浮霉菌门水平降低。几种推定有益菌属(Demequina、Weissella和Bacteroides)数量较多，而Formosa、Kriegella、Ruegeria、Rhodopirellula和Lutimonas减 少；弧菌属病原菌在个体胁迫下增加，在联合胁迫下减少。肠道转录组显示了几个与周食膜和抗菌过程相关的免疫相关的差异表达基因。血淋巴代谢组分析表明，应激干扰了对虾的代谢过程，尤其是氨基酸 代谢。本研究揭示了凡纳滨对虾肠道菌群、免疫和代谢对氨氮和热应激的响应机制;鉴定了10个与应激相关的代谢标志物，包括L-乳酸、古洛糖酸、二十二碳六烯酸、L-赖氨酸、氨基丁酸、甲基丙二酸、反式 肉桂酸、n-乙酰血清素、腺嘌呤和二氢尿嘧啶。

技术路线

研究结果

1.氨-热应激改变了凡纳滨对虾的肠道微生物组成，其中，变形菌门，拟杆菌门和厚壁菌门是凡纳滨对虾的优势肠道细菌。变形杆菌丰度变化表明，氨-热应激对变形杆菌的稳态有不同影响，其中热应激可能会降低变 形杆菌对宿主代谢和消化的贡献，而复合应激则诱导它们的功能。厚壁菌门丰度升高，拟杆菌门丰度降低说明氨-热应激影响了凡纳滨对虾肠菌对营养物质的代谢能力。

2.采用RNA-Seq技术分析氨-热应激对凡纳滨对虾肠道转录组的影响。通过对KEGG通路分析，氨-热应激对肠道基因表达的影响是不同的

3. 血淋巴代谢组学分析证明，氨-热应激影响了凡纳滨对虾的代谢功能，尤其是氨基酸代谢，VB6水平的降低进一步证实了氨-热应激导致了氨基酸代谢的紊乱。血淋巴代谢功能异常，鉴定了9个代谢标志物，包括乳 酸、古洛糖酸、二十二碳六烯酸、赖氨酸、氨基丁酸、甲基丙二酸、肉桂酸、N-乙酰血清素和二氢尿嘧啶。

4. 在肠道细菌与宿主免疫DEGs的相关性中，Maribacter, Formosa, Kriegella, Muricauda和Lutimonas的降低与虾肠免疫相关基因（PT-1, PPAE-2α and MBP）呈正相关，揭示这些细菌可能影响了凡纳滨对虾的免疫和三羧 酸循环。Demequina作为一种淀粉降解菌，其水平的升高与免疫相关基因（PT-1, PPAE-2α and MBP）和糖酵解代谢产物的变化呈正相关，表明Demequina参与了凡纳滨对虾氨-热应激免疫反应和糖酵解。

5. 腺苷和尿嘧啶水平的降低表明这些应激影响了能量和核酸物质的产生，因此，氨-热应激的单独和复合破坏了虾的代谢稳态。

结论

通过微生物组、转录组和代谢组的综合分析，研究了氨-热应激对凡纳滨对虾的毒性作用。结果表明，应激后肠道菌群变化明显，厚壁菌门升高，拟杆菌门降低。一些产生有益物质的细菌丰度降低了。单个应激下，弧菌属病原 菌数量增加，复合应激下病原菌数量减少。肠道转录组结果显示免疫相关基因与围食膜和抗菌过程有关。在肠道细菌与宿主代谢产物的相关性中，Demequina与甘油和L-乳酸的变化呈正相关。拟杆菌类与花生四烯酸的变化呈正相 关，而Lutimonas, Muricauda, Rhodopirellula,和Ruegeria与甲基丙二酸的变化呈正相关，与谷甾醇的变化呈负相关。本文中选择的几种高度相关的细菌、基因和代谢产物可以作为对氨-热应激反应的生物标记物。

本研究揭示了在氨-热应激条件下凡纳滨对虾的肠道菌群，免疫和代谢机制;鉴定了9种与应激相关的代谢物标志物.几种肠道细菌属与宿主基因和代谢标志物均存在显著相关性，但其机制尚需进一步探讨。

参考文献

Duan Y , D Xiong, Wang Y , et al. Toxic effects of ammonia and thermal stress on the intestinal microbiota and transcriptomic and metabolomic responses of Litopenaeus vannamei[J]. Science of The Total Environment, 2020, 754:141867.