脂质组概念

脂质学（Lipidomics）的概念是随着基因组，蛋白质组研究的兴起而被提出的，早由华人科学家韩贤林在2003提出。脂质组学是对生物体、组织或细胞中的脂质以及与其相互作用的分子进行全面系统的分析、鉴定，了解脂质的结构和功能，进而揭示脂质代谢与细胞、器官乃至机体的生理、病理过程之间的关系的一门学科。

脂质分子

脂质是自然界中存在的一大类不溶于水而易溶解于有机溶剂、在化学成分及结构上非均一的化合物，主要包括脂肪酸及其天然发生的衍生物（如酯或胺），以及与其生物合成和功能相关的化合物。脂质能够参与多种生物代谢：能量转换、物质运输、信息识别与传递、细胞发育和分化及细胞凋亡等。脂质代谢异常可引发诸多人类疾病，包括糖尿病、肥胖症、癌症以及神经退行性疾病等。目前，脂质组学已经被广泛运用于药物研发、分子生理学、分子病理学、功能基因组学、营养学以及环境与健康等重要领域研究。

研究表明哺乳动物体内约存在1000-2000种脂质，并且随着脂质研究技术的不断发展，各种新的脂质分子还在不断地被发现。由于脂质种类繁多，美国国立卫生研究院(NIH)提出将脂质主要分为以下八类：

脂质组学研究方法概述
1.     脂肪酸类fatty acyls

2.     甘油脂类glycerolipds

3.     甘油磷脂类glycerophospholipids

4.     鞘脂类sphingolipdis

5.     固醇脂类sterol lipids

6.     孕烯醇酮脂类prenolipids

7.     糖脂类saccharolipids

8.     多聚乙烯类polyketides

脂质组学研究方法概述
常见脂质在细胞中的分布

脂质组学研究方法概述
脂质组研究heatmap图

脂质组学鉴定方法

脂质代谢物结构较为复杂，按极性可分为极性脂类（如甘油磷脂、鞘脂）和非极性脂类（如甘油酯、胆固醇）。根据不同的官能团、碳链长度、双键数量等差异，不同的脂质也可在色谱上被分离。 以下是几种常用脂质鉴定的技术方法：

一
“法”（shotgun method）

 基于电喷雾离子化质谱ESI-MS的“法”（shotgun method) 是目前研究脂质组学常用的分析方法。脂质样品在提纯后，不经色谱柱分离，直接进样后根据脂质分子不同pH值条件下电荷差异性进行离子源内分离。正、负离子模式下分开检测不同脂质分子。法具有样品前处理简单、样品用量少、分析时间短等特点。缺点是较难分析低丰度脂质。

脂质组学研究方法概述
“法”脂质组分析实验流程

二

气相色谱与质谱联用（GC-MS）

脂类小分子大多具有较高的挥发性，气相色谱能够快速有效地将脂质与其他大分子物质分离，再通过质谱鉴定脂类小分子。但对分析物挥发性、衍生化的要求制约了GC-MS在脂质组学中的应用。

三

液相色谱与质谱联用（LC-MS）

相比气相色谱，液相色谱对分析物没有挥发性要求，亦无需进行衍生化，可在保留脂质完整信息的前提下实现色谱柱上的良好分离，广泛适用于脂质组学研究，根据液相色谱流动相和色谱柱类型的不同，可分为正相色谱（NPLC）和反相色谱（RPLC）2种分离模式。

NPLC根据特征官能团实现脂质类间分离，但由于NPLC多采用等疏水溶性流动相，因此不易溶解极性脂质，对质谱兼容性差，脂质定量结果重现性也较低。

RPLC根据脂质不饱和度及碳链长度实现脂质类内分离，但不利于脂质类间分离，由于流动相中水相比例较高，非极性脂质溶解性不佳，且强极性、水溶性脂质保留时间过短、分离度较低而信号堆积不利于检测。

四

亲水作用色谱-质谱联用技术（HILIC-MS）

亲水作用色谱（hydrophilic interaction liquid chromatography，HILIC）是一种新型色谱分离模式，其分离机制介于NPLC和RPLC之间，整合了RPLC和NPLC的优缺点。HILIC采用未键合硅胶极性固定相和水-水溶性有机溶剂为流动相，有利于极性脂质的分离，克服了NPLC和RPLC在极性脂质分离过程中的不足，使脂质在类间分离的基础上进一步实现类内分离。由于流动相含有高浓度有机相，可增强脂质离子化效率，提高脂质检测灵敏度，与质谱有较好的兼容性。

脂质组学研究方法概述
      HILIC,NPLC和RPLC几种色谱的特性比较

脂质组学研究方法概述
百泰派克生物科技依托高通量气相，液相色谱串联Obitrap Fusion Lumos质谱分析平台，专业统计学和生物信息学分析技术，以及经验丰富的脂质组分析专家团队，配合各类脂肪酸同位素标准品，能够对超过40 个脂肪酸进行精准定性、定量分析。关于脂质分子（组）详细实验方案和样品要求，