近些年来，随着代谢组学的兴起，代谢组学已成为后基因组学时代功能基因组学的研究利器，是大规模筛选用于疾病的早期预测、诊断和分型的新生物标志物的重要手段，是精准医学的重要技术手段之一。
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代谢组学的含义
在基于基因组-转录组-蛋白质组-代谢组的系统生物学框架内，代谢组学 (metabolomics/metabonomics) 处于最下游，最接近生物表型，主要通过考察生物体系在某一特定时期内受到刺激或扰动前后所有小分子代谢物 (分子量＜1500 Da) 的组成及含量变化，寻找代谢物与生理病理变化的相对关系。
研究表明，包括癌症在内的多种疾病，如肝脏疾病、肾病、心血管和神经系统疾病等都与细胞内代谢状态改变导致的生理学紊乱或细胞功能缺失相关联。
“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了”
基于基因组-转录组-蛋白质组-代谢组的系统生物学
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代谢组学的分类
靶向代谢组学：靶向代谢组学主要是以标准品为参照，对特定的某一代谢物或某一类代谢物进行有针对性的检测和定量；通过标准曲线计算代谢物浓度，从而实现绝对定量。靶向代谢组学通过多反应监测模式（multiple reaction monitoring， MRM）进行检测，检测灵敏度高、特异性强、准确度高
非靶向医学代谢组学：基于液质联用技术（LC—MS），无偏向性、尽可能多地检测细胞、组织、器官或体液等生物样本内所有的小分子代谢物/脂质分子，对实验组和对照组进行对比分析，通过统计分析筛选差异代谢物/脂质分子，进而寻找代谢物/脂质代谢变化与生理病理变化的相对关系；
常见的代谢组学的分类
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试验流程
代谢组学的试验流程，主要包括生物样本制备、代谢物分离、检测与鉴定、数据分析与生物学阐释。
代谢组学流程
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案列解析
1.代谢小分子作为诊断疾病的新型标志物
Cancer Res. 2013 Aug 15;73(16):4992-5002.
①研究思路：
②主要研究结果：
数据呈现：HCC的代谢特征为TCA循环代谢物、溶血磷脂和多不饱和脂肪酸水平下降，饱和脂肪酸、糖酵解、氨基酸和磷脂的水平上升。
数据呈现：Be和Pro可以很好地区分HCC 与肝炎和肝硬化，其联合诊断的灵敏度和特异性要远优于目前临床使用的肝癌诊断指标AFP，尤其在AFP表达阴性的HCC患者中，诊断准确性为92%，具有很好的临床应用前景。
2.血浆代谢组学用于预测卒中风险/分型
Neurology. 2019 Apr 16;92(16):e1890-e1898.
①研究思路：
血浆样本来自于ARIC队列研究
- 首先，在2010和2014年两批样本都检测到小分子代谢物：384个；
- 其次，在大于75％ 患者的血浆中发现小分子代谢物：285个；
- 然后，排除了40个两次检测结果（2010和2014年）关联性较弱的代谢物：245个；
- 最后，多因素Cox回归模型筛选与卒中结局事件相关的小分子代谢物。
②主要研究结果：
数据呈现：Model 1中：这8个小分子代谢物均与卒中风险有关（p＜0.05）；而在Model 2中：只有Tet和Hex这2个血浆小分子代谢物与卒中风险相关。也就是说作者在纠正风险因素之后，Tet和Hex仍然与卒中风险相关。
启示：无论在做代谢组学还是蛋白质组学，当筛选到差异代谢物/蛋白质时，一定要和传统临床指标/传统危险因素进行校正。当整和到一起之后，结果仍然有意义，且比传统指标更灵敏、准确，这是最理想的结果，往往可以发较高分的文章。
Model 1: 纳入 年龄、性别、种族、区域中心、批次；
Model 2: 在Model1的基础上，又加入糖尿病、高血压、吸烟、BMI指数、肾小球滤过率；
数据呈现：Tet和Hex这两种血浆小分子代谢物只与CES（心源性栓塞卒中）亚型风险相关，与LAA（大动脉粥样硬化）和SVD（小血管病）导致的卒中是无关的。
启示：在做代谢组学或者蛋白质组学的时候，差异小分子代谢物/蛋白质在某个疾病预测方面没有意义，但是可能在这个疾病的某个分型中却是有预测能力的。在精准医疗的背景下，我们要时刻有疾病分型的意识。
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研究目的和设计方案
代谢组学主要用于：
- 发现疾病病理状态与正常生理状态下的体液样本的差异小分子代谢物，用于疾病病情严重程度，预后评估和事件预测生物标记物的发现和鉴定；
- 利用血液或体液样本，从代谢组学图谱特征的角度发现疾病的异质性，用于疾病的精准分型；
- 和蛋白质组学或道微生物学宏基因组学结合，进行多组学关联分析，揭露疾病发病机制
试验设计方案：
