Adv Sci | 构建模块化反应编码平台实现复杂代谢组分层解析

近日，澳门大学万建波教授团队在国际期刊Advanced Science发表题为ChemoselectiveMetabolomics via a Modular Reactivity-Encoding Platform的研究论文，提出并构建了一种模块化反应编码平台（ Modular Reactivity-Encoding Platform, MREP ），为复杂代谢组的分层解析与精准检测提供了创新解决方案。

代谢组 学是解析生命活动分子基础的重要技术。然而，传统基于液相色谱 – 质谱联用（ LC–MS ）的 非靶向 分析通常在单次检测中尝试覆盖全部代谢物。由于代谢物在极性、电离效率和稳定性等方面差异显著，加之复杂生物基质带来的信号抑制，检测结果往往存在覆盖不均和解析深度不足的问题。因此，如何在 “ 高覆盖度 ” 与 “ 高准确性 ” 之间取得平衡，是当前 代谢组 学领域的重要挑战。

针对这一难题，研究团队提出以 “ 官能团分层 ” 为核心逻辑的分析策略。 MREP 平台针对羧基、氨基、羰基和巯基四类高丰度官能团，设计特异性 炔 基探针进行选择性化学编码。编码后的代谢物通过点击化学反应被统一捕获至 ACER （ Alkyne Capture for Enrichment and Reporter-ion Installation ）树脂，实现目标分子的高效富集与基质去除。

与传统针对不同亚 代谢组 分别设计固相材料的方法不同， MREP 采用统一固相架构，并在捕获过程中同步引入统一的质谱报告离子（ m/z 100.0757 ）及特征诊断碎片。这一策略不仅显著提高检测灵敏度，还为代谢物的分类识别和结构注释建立了标准化输出模式，使复杂 代谢组得以 “ 分门别类 ” 解析。

系统性能评估显示， MREP 在反应效率、线性范围、重复性和稳定性方面均表现优良，并显著改善色谱分离效果和检测灵敏度。研究团队同时构建了标准品数据库，并结合保留时间校正策略，提高了代谢物注释的准确性和跨批次稳定性。

在小鼠肝脏和血清样本中， MREP 共检测到 7208 个代谢特征，成功注释肝脏代谢物 1573 个、血清代谢物 656 个，显著拓展了可检测的化学空间。在酒精性肝病模型中，平台进一步揭示脂肪酸、胆汁酸及氨基酸等多类代谢物的显著变化，展示了其在疾病机制研究中的应用潜力。

该研究将 代谢组 学从 “ 整体扫描式检测 ” 推进至 “ 官能团分层式解析 ” ，为复杂生物体系中小分子的结构化研究提供了新的技术框架。研究成果不仅提升了代谢物检测的覆盖度与灵敏度，也为疾病标志物发现、精准医学和天然产物研究等领域提供了新的分析工具。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.76599

制版人：十一

参考文献

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