表型组精密测量平台之分子表型代谢组平台

分子表型代谢组平台，自主研发了多项超灵敏、超高通量代谢组定量分析突破性技术，覆盖非靶向代谢组、超高通量全局靶向代谢组、脂质组、元素组以及代谢流组等，自主建立了针对微量完全未知代谢物绝对结构的准确鉴定技术体系。通过多项超灵敏度、超高覆盖度和超高通量的代谢组检测技术协同互补，打造国际一流分子表型代谢组学综合解决方案，为前沿生命科学研究与精准医学赋能。

仪器设备简介

平台拥有自主知识产权的新型试剂群、创新技术体系和专属数据库，并基于严格的质控标准，建立了规范化的操作流程。

核磁共振与质谱结合型平台，最先进的设备，完备的功能

目前，平台拥有：2套自动化样本前处理工作站；2套600MHz核磁共振仪；12套UHPLC-DAD-QTRAP/ QQQ-MS联用仪，9套 UPLC-DAD-QTOF-MS高分辨联用仪，3套 GC-FID/MSD联用仪，1套 UHPLC-DAD-ICP-MS联用仪。

完善的标准品及数据库，严格的质控体系

拥有包涵数千个内源性小分子代谢物的标准品库及数据库、涵盖绝大多数常见的代谢途径、对代谢物定性/定量分析提供可靠保障。严格的数据采集和数据分析质控系统。

核磁共振（NMR）平台

NMR脂蛋白亚类定量技术，10分钟内可定量300余种脂蛋白亚类与50余种小分子代谢物，329个（98.8%）指标在950天（2.5年以上）内稳定性优异（图2，RSD < 20%），适用于大规模人群队列研究（J Pharm Anal 2024）。

图2. 950天内NMR定量代谢组学技术的

稳定性评估

探针增敏技术（PRISE-NUS-HSQC）使常规600MHz NMR谱仪的检测限突破微摩尔（0.4μM以下），灵敏度可达5000兆赫兹同等水平（图3），解决了微量样本分析难题（J Amer Chem Soc 2023）。

图3. 探针增敏核磁共振技术（PRISE-NUS-HSQC）及同分异构体分辨的2D-NMR谱

色谱-质谱联用（LC-MS）平台

开发了系列基于LC-MS的代谢组学定量技术可实现精准定量与未知物解析：

1.创新的结构-定性/定量校准模型突破无标准品定性定量瓶颈，可准确定量200余种磷脂、1100余种酰基肉碱（Analyst 2019; J Pharm Anal 2024）以及1500余种脂质分子。

2.系列探针增敏技术攻克低丰度代谢物检测，可同步定量124种氨基代谢物（Scientific Reports 2017，Nat Microbiol 2022）、270余种羧基代谢物（Anal Chem 2024）、50余种脂肪酸（Biophysics Reports 2023）等。创新结合离子对色谱质谱方法攻克含磷酸代谢物的色谱峰形差导致定量不准的难题，可定量110余种磷酸化代谢物（Anal Chem 2025）。

3.结合高分辨率质谱和核磁共振波谱平台优势，精准解析腺苷相关代谢物的磺酰化位点，赋能核酸修饰机制和表观遗传学等研究（J Pharm Anal 2025）。

4.创新的内源代谢物保留时间预测校正和批次效应校正等算法，保障代谢组数据的准确性与可重复性（J Pharm Anal 2024; Talanta 2024; Talanta 2024）。

平台自主开发的超灵敏定量代谢组学技术体系Met-SeqPro Tools，可定量分析下述项目并提供实验设计、样本检测、数据后处理及结果解读：

核磁共振（NMR）平台

通过超30,000人血样的NMR代谢组定量分析，发现脂蛋白代谢、糖酵解和 TCA循环代谢异常与COVID-19严重程度密切相关（EMBO J 2020）；揭示了代谢功能障碍可能是PNPLA3/TM6SF2突变参与肝脂肪变性发展的先决条件（J Hepatol 2021），脂蛋白VLDL1亚类与高遗传易感性MASLD患者的肝病特异死亡风险增加相关（Aliment Pharm Ther 2022）；发现冠状动脉粥样硬化患者中度降脂治疗后与斑块负荷和不稳定性相关的代谢生物标志物（J Am Heart Assoc 2024），以及与衰弱严重程度密切相关的特征代谢物（Nat Aging 2024）；揭示了多种代谢物与心血管等多种疾病风险之间的潜在因果关联（Cell Genom 2025）；开发的MASH预测评分模型有望成为新型无创诊断工具（图4，J Hepatol 2025）。

图4. 代谢组学衍生的代谢相关脂肪性肝炎（MASH）预测评分模型

色谱-质谱联用（LC-MS）平台

探针增敏的LC-MS技术助力发现关键代谢物 (如25HC、天冬氨酸、色氨酸等)在免疫调控 (Immunity 2024)、抗寄生虫机制 (图5，Nat Microbiol 2022，Cell Host and Microbe 2021)、能量代谢 (EMBO J 2021)中的核心作用；代谢流技术示踪乳酸在相邻脂肪细胞和ccRCC进展进程中的双向通讯作用（Cell Metab 2021），可为相关疾病治疗提供新靶点。

图5.菌群降解色氨酸代谢物协助按蚊抵抗疟原虫

平台负责人简介

唐惠儒

复旦大学人类表型组研究院 教授

团队负责人唐惠儒教授为中国代谢组学研究领军人物之一，在仅26岁历史的代谢组学领域工作25年，团队成员均具备深厚的代谢组学研究背景，实践经验丰富。承担国家重点研发计划精准医学研究重点专项项目“复杂生物体系代谢组的高通量超灵敏定性定量分析技术研究”、“人类表型组测量技术及表型数据跨尺度关联合作研究”，上海市市级重大专项“人类表型组研究计划”等国家重大研究任务。重点发展超灵敏高覆盖代谢组定量分析新技术体系，研究人类代谢组绝对浓度的参比图谱及其与疾病发生发展相关的规律。建立了国际领先的NMR-MS结合型代谢组学平台，发展了体液与组织细胞代谢组定量、多组学整合分析等新技术；研究了糖尿病与肿瘤等发生发展、宿主与肠道菌群互作等机制。在Nature、Nat Microbiol、PNAS、J Hepatol、J Am Chem Soc等国际顶级期刊上发表文章220余篇，获批国内外发明专利10余项。