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代谢组学和脂质组学旨在分析生物样品中广泛存在的代谢物和脂质。近年来，离子淌度质谱(IMS)已被用于代谢组学和脂质组学分析，以促进复杂成分的分离和鉴定。

IMS是一种气相电泳技术，能够根据电荷、形状和大小分离气相中的离子。IMS分离发生在毫秒内，与以微秒扫描速度运行的现代质谱(MS)兼容。因此，获取IMS数据所需时间不会影响基于传统液相色谱质谱LC-MS的代谢组学和脂质组学实验的总体运行时间。将IMS添加到传统基于LC-MS的代谢组学和脂质组学工作流程中可增强峰容量、光谱清晰度和碎片特异性。此外，通过确定碰撞截面(CCS)值与离子形状相关的参数，IMS可以提高代谢物识别的准确性。4D LC-IMS-QTof同时获取每个分析物的m/z、保留时间、MS/MS谱图和CCS值；使用Progenesis QI专用软件解决方案处理和分析数据；最 后，使用METLIN MS/MS 2019(含CCS值和MS/MS谱图)和LIPIDS 3200(含3200脂质的保留时间，CCS值和二级碎片)数据库进行代谢物和脂质鉴定。

4D LC-IMS-QTof为代谢组学和脂质组学提供了这些主要优势

• 额外的电离后分离能力为生物样品中复杂的代谢物分析提供了更高的峰容量、更清晰的质谱数据和更高的信噪比。

• CCS值的测量增加了代谢物识别的可信度，并为每个分析物提供第三个物理化学参数（除了质量和保留时间）。

• 淌度质谱与MS/MS实验相结合，则分子的结构确认会更准确，从而提高代谢物鉴定的特异性。

本文中，我们描述了如何将行波离子迁移谱(TWIMS)集成到传统基于LC-MS的代谢组学和脂质组学工作流程中。

试验样品

健康人血样，在0.1 mL的血清样品中，加入0.4 mL的溶剂(氯仿:甲醇=2:1)，涡旋1 min，13000xg、4 ℃的条件下，离心10 min，取上层甲醇相，放入进样瓶中用于极性代谢物分析，取0.2 mL下层氯仿相，氮气吹干后，复溶于100 µl溶剂(乙腈:异丙醇:水=2:2:1)，用于脂质代谢物分析。

实验条件：UPLC-IMS-QTof

采用Waters ACQUITY UPLC I-Class SYNAPT XS超高效液相色谱串联高清离子淌度质谱仪器。代谢物分析色谱柱为ACQUITY HSS T3, 1.8 µm, 2.1×100 mm, 采用正离子和负离子两种模式进行数据采集。脂质分析色谱柱为ACQUITY Premier CSH C18，1.7 µm，2.1×100 mm，采用正离子和负离子两种模式进行数据采集。

实验结果：

用Waters QI软件结合METLIN 2019 MS/MS和Lipids 3200数据库对数据进行分析鉴定，不考虑CCS值搜库，鉴定到的化合物 scores>40分的： 

• 代谢物正模式下鉴定到108个化合物，负模式下鉴定到57个化合物；

• 脂质正模式下鉴定到180个化合物，负模式下鉴定到23个化合物。 

启用CCS值搜库，并且设置CCS偏差小于5%，鉴定到的化合物 scores>40分的： 

• 代谢物正模式下鉴定到651个化合物，负模式下鉴定到737个化合物； 

• 脂质正模式下鉴定到561个化合物，负模式下鉴定到109个化合物。 

启用CCS值搜库，并且设置CCS偏差小于5%，鉴定到的化合物 scores>50分的： 

• 代谢物正模式下鉴定到174个化合物，负模式下鉴定到242个化合物; 

• 脂质正模式下鉴定到156个化合物，负模式下鉴定到32个化合物(如图1和图2所示)。

图1. 正负离子模式下代谢物鉴定的化合物个数。

图2. 正负离子模式下脂质鉴定的化合物个数。

结论：

结合CCS值搜METLIN 2019 MS/MS和Lipid 3200数据库，鉴定到的得分大于40的代谢物和脂质化合物共2058个，是无CCS值鉴定到化合物的5.59倍；鉴定到的得分大于50的代谢物和脂质化合物604个，是无CCS值鉴定到化合物的1.64倍。说明将IMS添加传统基于LC-MS的代谢组学和脂质组学工作流程中，可明显增强峰容量、光谱清晰度和碎片特异性并提高代谢物识别的准确性。