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用于定性代谢流分析的AgilentMassHunterVistaFlux

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用于定性代谢流分析的

Agilent MassHunter VistaFlux

技术概述

前言

代谢组学是一种通过测量代谢物丰度了解生物系统的强大技术，但是由于缺乏动态信息，数

据解析通常很复杂。例如，代谢物丰度的提高可能来源于产生量的增加（通路上调）或消

耗量的减少（通路下调）。类似地，通过某一通路的代谢流的显著改变可能并不会导致代谢

物中间体丰度的改变。稳定同位素示踪的巨大潜力有助于解决这些状况，还可通过提供有关

代谢物相互转化的动态信息更深入地了解生物系统。定性代谢流分析突出了这些反应的相对

速率。

在定性代谢流分析中，将稳定同位素标记示踪物（通常含有 13C、15N 或 2H）引入生物系统，导致下游代谢物的天然同位素模式发生改变。在 LC/MS 分析之后，可使用来源于已知

代谢物通路的目标列表挖掘数据，以对局部代谢流进行研究。测量每种目标化合物的同位素

体（仅同位素组成不同的代谢物），并使用该信息追踪代谢流。

定性代谢流分析存在多项分析挑战，例如挖掘目标代谢物、解释同位素体、针对天然存在的

同位素丰度进行校正，并在生物学背景下实现结果可视化。Agilent MassHunter VistaFlux

是一款专为应对这些挑战而设计的软件，是针对来源于安捷伦基于 TOF 的高分辨率液质联用

系统的单纯质谱数据的定性代谢流分析解决方案（图 1）。本技术概述介绍了 MassHunter

VistaFlux 在定性代谢流分析中的应用。创建目标代谢物列表：Pathways

to PCDL 和 PCDL Manager

Agilent MassHunter Pathways to PCDL 软件（图 2）的设计有助于根据 BioCyc、

KEGG 和 WikiPathways 等常见数据库中包含的通路内容中存在的代谢物创建定制安捷

伦个人化合物数据库与谱库 (PCDL)。可选

择多条通路以研究更复杂的生物网络。如

果从主数据库（如安捷伦 METLIN PCDL）

导入，定制 PCDL 中将包括来自该数据库的

所有化合物信息（保留时间、MS/MS 谱

图、化合物标识符和结构）。

图 1. Agilent MassHunter VistaFlux 解决方案

图 2. 在 Agilent MassHunter Pathways to PCDL 中创建基于通路的目标代谢物列表MassHunter Profinder 可处理棒状数据或轮廓数据，但是后者可提供更出色的结果，

因为先进的算法特征能够利用轮廓谱图中提

供的额外信息内容。安捷伦 TOF 系统的内

部参比质量功能对于确保大量样品的质量准

确度非常重要，该功能使 Profinder 能够准

确区分代谢物同位素体与质量数相似的共洗

脱化合物。由于代谢物中稳定同位素的掺入

速率不同，因此可能需要提高分析的样品量

以充分检测所有目标同位素体。采集数据：Agilent MassHunter

采集软件

目标数据分析采用保留时间来鉴定代谢物，

因此稳定的液相色谱分析方法对于批处理至

关重要。除分离同分异构代谢物以外，对同

位素体可能叠加的代谢物实现充分的色谱分

离同样非常重要。干扰同位素会影响同位素

体提取以及同位素体掺入结果准确度。可使

用更慢的梯度、更长的色谱柱和更小粒径的

固定相改善色谱分离。所得的 PCDL 可在 Agilent MassHunter PCDL

Manager 中进行查看和编辑（图 3）。 例如，可删除未检出的或与实验无关的代谢

物，还可向 PCDL 中添加额外的化合物。

对于目标同位素体分析，必须从主数据库中

导入保留时间，或添加所有目标代谢物的保

留时间。然后这一定制 PCDL 可用于指导通

过 Agilent MassHunter Profinder 软件对

LC/MS 数据中的同位素体进行目标挖掘。

图 3. PCDL Manager

中显示的目标代谢物列表提取完成后，MassHunter Profinder 将显

示每种代谢物的化合物汇总表、化合物提取

离子色谱图、化合物质谱图以及批次中每个

LC/MS 文件的同位素体信息（图 4）。在

MassHunter Profinder 中，可根据天然同位素丰度校正同位素体信息，也可将该信息

显示为绝对丰度或相对丰度。

在批处理后，MassHunter Profinder 可

将批处理结果（.PFA 格式）导出到 Omix

Premium，以实现通路可视化和生物解析。和审查。它提供了重复数据文件的分组、

化合物比对、多色谱图叠加、按样品组着

色、色谱峰手动重新积分和结果导出。

MassHunter Profinder 中的批处理同位素体提取算法1 使用目标代谢物列表 (.CDB)，基于代谢物化学式提取所有可能的同位素体。

提取的关键用户设置包括选择稳定同位素标

记类型、标记纯度、质量容差和保留时间

容差。提取目标代谢物的同位素体：

MassHunter Profinder

MassHunter Profinder 是一款针对质谱数据的快速批处理软件，具有代谢物同位素体

掺入的质量审查和可视化功能。由于不同目

标化合物中稳定同位素的掺入速率不同，预

计检出的同位素体分布随时间而改变，因

此通常有必要开展时序研究。MassHunter

Profinder 的设计旨在简化此类研究的分析

图 4. 针对 TCA 循环 13C 标记时序研究的 Agilent MassHunter Profinder

结果汇总度（图 5）。Omix Premium 可从 BioCyc

和 KEGG 等常见数据库导入通路，也可手

动创建通路。可添加并连接多条通路，用

户也可对通路进行修改。Omix Premium 中

的通路源必须匹配目标代谢物 PCDL 中所用

的标识符信息，以便准确映射 MassHunter

Profinder 结果。在通路中实现同位素体结果

可视化：Omix Premium

Omix Premium 设计旨在无缝导入 MassHunter

Profinder 结果，.PFA 批量导出格式包含的所有信息可供 Omix Premium 在通路图上

轻松实现代谢流数据的可视化。其中包括

样品组信息、化合物标识符和同位素体丰

图 5. Agilent MassHunter Profinder 结果的 Omix Premium 视图，显示包括在 .PFA

批处理结果文件导入中的样品组信息时序研究对于捕获代谢的流动性非常重要。

Omix Premium 提供了静态和动态可视化功能，使时序结果更易于解析（图 7）。这些

动画中包括将同位素掺入显示为节点填充的

选项，可轻松录制并生成电影文件。

提供静态和动画通路可视化功能，使实验结

果易于解析和说明。Omix Premium 可视

化结果可导出为图片，以便发表、演示或

报告。线指示重复测量中得到的标准偏差。该图类

似于 MassHunter Profinder 中的同位素体

图示，并且为估计同位素掺入的百分比提供

了更出色的视图。两种作图方式都清晰地表

明，在 M+4 同位素体随时间推移越来越多

地被 13C 示踪物标记时，M+0 同位素体随之逐渐减少。

ATP 和 ADP 等一些代谢物普遍存在，并未被稳定同位素示踪物标记，但所测量的丰度

代表总细胞浓度，仍为整个实验的解析提供

了有用信息。这些化合物的代谢物节点可包

括在内，或与具有相同标注和数据可视化选

项的特定通路分开显示。Omix Premium 使用户能够选择在通路图上显示不同信息，从而调整可视化结果。例

如，图 6A 和 6B 显示了 TCA 循环中延胡

索酸节点的若干结果可视化选项。在图 6A

中，热点图在 y 轴上显示时间点结果，在

x 轴上显示同位素体，相对丰度以填充颜色强度显示，统计显著性以框中的符号表示

（· 和 * 分别为 p < 0.005 和 p < 0.05）。将延胡索酸节点分左右涂色，左侧总结了总体

代谢物丰度，右侧颜色梯度表示稳定标记掺

入百分比。图 6B 显示了相同结果，其中

将延胡索酸框着色以指示代谢物相对于其他

检出代谢物的丰度。采用同位素体柱图表示

这一特定实验中采集的不同时间点。误差

图 6. A) 显示了延胡索酸同位素体丰度的热点图。B) 显示了经校正的相对同位素体图，提供了更详细的结果信息

图 7. 时序研究中代谢流的逐步视图，分别表示 0.5、1、3 和 8 小时时间点（从左到右）

的延胡索酸和苹果酸参考文献

1. MassHunter Profinder：应对定性代谢流分析中同位素体提取的挑战，安捷伦

科技公司，出版号 5991-6817CHCN结论

Agilent MassHunter VistaFlux 能够通过降低数据处理的难度来实现目标定性代谢流分

析。之前涉及电子表格中繁琐的数据解析和

手动计算的实验，现在通过采用高效的常规

工作流程对大量样品进行批处理可以轻松实

现。VistaFlux 结合了目标代谢物列表的轻

松创建、先进的同位素体提取算法以及灵活

的通路可视化工具。VistaFlux 通过采集代

谢的流动性以及增加生物学理解扩展了代谢

组学研究。www.agilent.com

仅限研究使用。不可用于诊断目的。

本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。

© 安捷伦科技（中国）有限公司，2016 2016 年 4 月 8 日，中国出版 5991-6756CHCN查找当地的安捷伦客户中心：

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GCMS代谢组学

GCMS代谢组学

百泰派克生物科技

GCMS代谢组学

代谢组学（Metabolomics）是研究细胞、组织、器官或生物体内所有内源性小分子代谢物的科学，如氨基酸、糖类、脂肪酸、甾醇、儿茶酚胺和生物胺等，通过对其种类、含量以及变化规律的研究，旨在表征和定量生物系统中的代谢组，揭示机体在不同状态下的代谢通路。作为基因组、转录组以及蛋白质组的“终端”产物，代谢组可以更直接的反映生物体的生理和病理状态，为临床诊断、疾病治疗以及寻找生物标志物提供了新的方法思路。

基于气相色谱-质谱（GC-MS）的代谢组学非常适合鉴定和定量小分子代谢物（<650

Da）。由于真正具有挥发性的代谢物相对较少，因此许多代谢物只能在化学衍生化后通过 GC 进行分析。衍生化后，大部分小分子代谢物进入可行的 GC 分离范围。基于 GC-MS 的代谢组学分析可以轻松地将用于特定代谢物绝对定量的靶向检测与非靶向代谢组学相结合，以发现新化合物。气相色谱质谱联用仪（GC-MS）质量数分辨率高、保留时间重现性好、峰容量大、扫描速度快且定量稳定，可用于大规模、复杂代谢组学样品的定量和鉴定分析。

百泰派克生物科技基于Thermo公司的Q Exactive和AB公司的Q TOF 5600质谱平台，提供GCMS代谢组学分析服务技术包裹，基于之前发表的文献建立了多种样品处理的技术平台，您只需要将您的实验目的告诉我们并将您的样品寄给我们，我们会负责项目后续所有事宜，包括样品准处理、质谱分析、质谱原始数据分析、生物信息学分析。

Agilent GC-MS chemstation 操作说明

Agilent GC-MS chemstation 操作说明

数据刻录

全程严禁使用U盘！

原始数据一般存放在C:/msdchem/1/data/2013中，照图 1将数据导出。

图1 数据导出

Agilent GC-MS 常用数据处理方法

1、积分：

①点击“chromatogram”菜单下的“select integrator”，选择“RTE integrator”。

②点击“chromatogram”菜单下的“MS signal integration parameters”。通常该窗口只需编辑两个参数“Area counts”和“Maximum number of peaks”。点击“Apply”察看自动积分效果，修改到满意后，点击“save”，給当前积分文件命名，点击“OK”退出。

③对于个别自动积分的结果不满意，可以手动进行修改。点击快捷键Data analysis

options ，将“manual integration”勾上（注意：做完手动积分要将此勾去掉，不然无法察看质谱图）。在要修改面积的色谱峰上右键双击去除原有积分，再用右键从峰的起点拖到峰的终点，基线高度也可按需要调整。

④点击“chromatogram”菜单下的“Integration results”，点击“copy”，在word或excel中点击“paste”，保存积分结果。

2、自动定性定量（Library Search Report）：

①按照积分方法的第①②步操作。

②点击“Spectrum”菜单下的“Library Search Report”，“Style”选择“detailed”，“Destination”选择“printer”，在“Select Events File”对话框中输入“*.p”的file name，点击“open”，此时可看到刚才保存的后缀名为“.p”的积分文件（图1）。“spectrum to use”选择“Apex –start of peak”。点击“OK”。软件开始自动对每一个色谱峰进行谱库检索。

MetaboAnalyst3.5--自己动手的代谢组学分析

MetaboAnalyst3.5--自己动手的代谢组学分析

MetaboAnalyst3.5--⾃⼰动⼿的代谢组学分析

MetaboAnalyst是⼀款基于⽹络的定量代谢组数据综合分析平台。旨在被具有很少或没有统计学背景的⽣物学家使⽤以执⾏各种复杂的代谢组数据分析任务。包括数据处理、数据标准化、统计分析和⾼级功能阐释，它能对多种类型的源数据进⾏分析。这篇⼩短⽂⾸先为⼤家介绍这个平台的基本情况，然后⼿把⼿教你如何格式化和上传数据、如何处理和标准化数据、如何通过单变量和多变量统计⽅法鉴定显著特征和模式，以及如何使⽤代谢物进⾏集富集分析和代谢通路分析以阐明⽣物学机制。

平台分析流程图

该平台数据处理的流程如上图所⽰：第⼀，⼆层是将不同类型的数据源经过不同功能的预处理成标准的数据矩阵，经过数据完整性检测，数据标准化和中⼼化等转化后，进⼊下游分析。

主要有8个分析模块：1统计分析：Statistical Analysis

这个模快主要是提供多种统计分析⼯具，包括⼀元的FC分析，t-检验，⽕⼭图，单因素的⽅差分析，相关分析；多元的PCA，PLS-DA和OPLS-DA；⾼维特征选取-微阵列的显著性分析（SAM）和贝叶斯分析（EBAM）；聚类分析-系统树图，热图，K-means 和⾃组织的神经⽹络分析（SOM）；以及基于随机森林和⽀持向量机的有监督的数据分类验证分析。2富集分析：Enrichment Analysis

这⼀模块主要基于若⼲个包含⼤约6300组代谢物组的⽂库能为⼈类和哺乳动物提供代谢组学的富集分析(MSEA)。⽤户可以上传1)⼀份仅含化合物的列表，或2)⼀份包含化合物浓度的列表。3通路分析：Pathway Analysis

本部分模块能为21个模式物种提⾼通路分析（集成的富集分析，通路拓扑学分析和可视化），这21个模式物种主要包括Human，Mouse，Rat，Cow，Chicken，E.coli等，总共有⼤约1600个代谢通路。4功效分析：Power Analysis

agilent masshunter qualitative analysis

agilent masshunter qualitative analysis

agilent masshunter qualitative

analysis

Agilent Masshunter Qualitative Analysis 是一款专业的质谱数据分析软件，能够对复杂的有机化合物样品进行快速的定性分析。它是Agilent科技公司面向化学、医药、食品等领域开发的一套囊括质控、定性、定量等多项功能的质谱数据分析软件。

以下是简要介绍Agilent Masshunter Qualitative Analysis的使用步骤：

第一步：打开软件

打开Masshunter Qualitative Analysis软件后，首先要选择你的仪器。这个软件支持包括Agilent、Waters和Thermo Fisher在内的多个品牌的仪器，因此需要先从仪器列表中选择你正在使用的仪器。

第二步：导入数据

在“导入数据”界面，可以选择从仪器中导出的数据文件（包括.raw、.wiff、.mzXML等格式），也可以直接导入用其他软件处理过的数据文件。导入后的数据文件将出现在“数据管理器”中。

第三步：设置参数

在“参数设置”界面，可以设置样品的分析方法、离子扫描模式、分析时间等分析参数。这些参数的设置对后续的分析结果有着重要的影响。

第四步：数据分析

在“数据分析”界面，可以对导入的数据文件进行快速的定性分析。软件自动下降样品离子荷质比，生成质谱图。同时，软件会根据样品的化学结构，自动识别出Peak并与数据库进行比较。

第五步：生成报告

在“报告生成”界面，可以将分析结果生成为报告。报告也可以输出为.pdf、.doc等格式的文件，便于保存和分享。 综上所述，Agilent Masshunter Qualitative Analysis是一款功能强大的质谱数据分析软件，可以帮助化学、医药、食品等领域研究人员更快、更准确地分析样品。通过以上几个步骤，用户可以实现从数据导入、参数设置到数据分析和报告生成等流程，全方位地管理和分析质谱数据。