随着组学技术在各个领域的不断发展，人们对于大样本量的检测需求越来越高，尤其是在临床前研究以及人类健康疾病研究领域。可以说，现在已经开启了全新的高通量组学时代。
目前的液质联用方法，分析时间通常在10-20 min，当分析样本量大于1000时，分析时间则需要数周的时间。一方面，对于实验室的仪器使用及人员配置造成极大的压力；另一方面，长时间的数据采集或者多批次进样，会因为天与天之间离子响应的差异，而导致数据分析的失误。
虽然目前有研究者开发了直接注射分析法(时长通常在1-2 min)，缩短了分析时间，但是由于缺少了色谱分离，会存在离子抑制，化合物信息丢失，以及同分异构体难以分析等问题。
因此，如何紧跟高通量组学的浪潮，开发适合该浪潮的方法也就迫在眉睫。
沃特世在高通量代谢组学领域一直不断探索。早在2016年，沃特世与“代谢组学之父“Jeremy K. Nicholson合作利用反相色谱-质谱联用仪开发了RAMMP（Rapid Microbore Metabolic Profiling）代谢组学高通量方法，在2.5 min内即可完成一个样品的分析。与传统液质联用技术相比，极大地提高了分析通量。
现在，沃特世利用离子淌度技术，开发出能进一步提高代谢组学分析效果的HILIC-IMS-MS高通量方法。该方法在保证高质量数据结果的同时，与传统方法相比，分析时间可缩减为原先的25%，溶剂使用量节省75%，样品消耗量仅为原先的5.6%，非常适用于组学珍贵样本的大规模高通量检测。并且由于该方法采用HILIC技术，可以对极性代谢物进行很好的分析，因此可以与之前的RP-RAMMP方法互补，实现对不同极性代谢物的高通量完整覆盖。该方法因为极高的年度下载量，已获得了2020 Metabolomics Publications Award代谢组学出版物大奖。
下面，小编就来带大家详解这一方法，是如何实现高通量组学工作的。
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首先，该方法利用沃特世小粒径BEH Amide(1.0×50 mm)色谱柱，建立了仅需3.3 min的快速分析梯度。而传统方法采用2.1×150 mm色谱柱，则需要将近4倍的时间。如下图，以sulfadimethoxine、sulfaguanidine、leucine enkephalin的QC混标为例，可见新方法分析时间大幅缩短。在分析实际生物样品时，新方法分析134个样品仅需7 h，而传统方法则需要大约1天的时间。
传统方法（a）与新方法（b）对于分析不同化合物（1）sulfadimethoxine、（2）sulfaguanidine、（3）leucine enkephalin的XIC图
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同时，该方法具有良好的重现性。如下图所示，17个大鼠尿液QC样品（分布于134个样品不同位置）中不同化合物保留时间、峰面积、峰对称性等重复性良好。
大鼠尿液QC样品TIC叠加，重复性良好
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为了进一步提升方法高通量的性能，作者引入了离子淌度技术。在采用较短色谱梯度时，由于“共流出”问题，会导致部分信号的损失。离子淌度作为色谱和质谱以外的另一维分离手段，可以有效解决短梯度所带来的“共流出”问题，从而发现更多成分，并使谱图更为“干净”，便于数据解析。
如下图所示，通过2D及3D谱图，我们可以直观的观察到，离子淌度使得原先被掩盖的信号被重新“挖掘”，从而大大提升了复杂样品的信息量。通过离子淌度，我们能发现的features从3007增加到6711，提升了123%。
大鼠尿液QC样品经离子淌度分离的2D（色谱保留时间-离子淌度漂移时间）及3D（色谱保留时间-离子淌度漂移时间-离子信号强度）谱图
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新的带离子淌度方法使峰宽从6.6 s缩减至3.8 s，使得峰容量提升了82%。峰容量的提升，可以使得质谱的数据质量更好，因此在鉴定时结果也会更加准确可靠，减少假阳性的产生。
HILIC-IMS-MS 新方法与无离子淌度（No IMS）方法峰宽分布对比
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采用离子淌度可以获得CCS值，从而提升代谢物鉴定的准确性。沃特世具有CCS数据库，实测值与数据库数值相比，通常差异在5%以内，可以对化合物进行良好的确证。如下图，化合物4-hydroxy-2-quinolinecarboxlicacid，CCS实测值与Waters CCS数据库中的数值相比，仅仅相差0.32。
综上，我们可以看到，在进行高通量组学分析时，采用高性能色谱柱及离子淌度技术：
● 可以缩短复杂生物样品分析时间；
● 提高检测通量；
● 并提升数据质量和结果可信性。
相较于传统液质联用方法及直接注射分析方法，具有更多优势。
网络讲座
讲座主题：
高通量组学时代全面开启，如何在该浪潮下乘风破浪
主讲人：
周超博士 沃特世高级应用工程师
讲座时间：
6月30日 14:00 – 15:00
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