浙江
人体暴露组和代谢组的联合分析长期面临浓度差异悬殊和化学性质跨度大的双重难题。2026年8月18日，《自然·通讯》发表了中科院大连化物所许国旺研究员、刘心昱研究员团队和大连医科大学附属第二医院王琪教授团队的合作研究成果，论文题为“Column switching liquid chromatography dual mass spectrometry system for simultaneous untargeted metabolomics and targeted exposomics”。他们构建了一套在线柱切换二维液相色谱-双质谱联用系统，在单次进样中同时完成非靶向代谢组学分析和601种环境暴露物的靶向定量分析。
这套系统把亲水相互作用色谱和反相色谱串联起来，中间加装了一根捕获柱专门保留弱极性化合物，所以能够覆盖log P从-8到15的各类小分子，传统一维色谱中死时间附近化合物共流出的问题也得到了解决。二维分离完成之后的流分经过一个三通阀稳定分流到高分辨质谱和三重四极杆质谱，高分辨质谱负责代谢物的相对定量，三重四极杆质谱专门负责暴露物的精确绝对定量。方法学验证的结果显示，三重四极杆质谱对暴露物的检测灵敏度比高分辨质谱高出1到2个数量级，这种灵敏度上的提升正好匹配了人体血液中代谢物浓度较高、暴露物浓度较低（相差2到3个数量级）的实际情况。研究团队在血清、组织和尿液三种基质中检验了方法的覆盖能力，二维系统的代谢物注释数量比单独使用反相色谱或亲水色谱的一维方法分别增加了51%到104%，并且整个色谱运行过程中没有化合物在死时间附近出峰。
在276例肺腺癌患者和健康对照的血清样本中，非靶向代谢组学模块共注释出853种代谢物，涵盖了氨基酸、核苷酸、羧酸、二肽和脂质等多个类别。靶向暴露物检测模块在样本中定量了205种化学暴露物，其中41种暴露物在超过30%的样本中稳定检出，包括全氟化合物、双酚类物质和多种农药。与高分辨质谱模块的数据做对比之后发现，三重四极杆质谱模块检出的暴露物当中只有12.2%能在高分辨质谱数据中获得强度足够高的信号，说明痕量暴露物的定量分析离不开串联质谱技术提供的灵敏度优势。
在暴露物与疾病的关联分析中，研究团队鉴定出9种与肺腺癌患病风险显著相关的化学暴露物，双酚A、双酚S、全氟庚酸和8:2氟调聚物磺酸盐与风险呈正相关，而虱螨脲、furmecylox和4，4′-二氯二苯甲酮则与风险呈负相关，所有回归模型都调整了性别、年龄和体质指数。中介效应分析的结果显示，包含精氨酸残基的多肽类代谢物在双酚类物质与肺腺癌的关联中可能起到部分中介作用，中介比例介于10%到28%之间；多种脂肪酸则参与了全氟或多氟烷基物质与疾病风险的关联，其中4种脂肪酸在8:2氟调聚物磺酸盐与肺腺癌关联中的中介比例达到了24%到60%。这项研究提供了一个涵盖宽极性范围、浓度匹配度高的整合分析平台，为后续大规模人群暴露组-代谢组联合研究奠定了方法学基础。
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