代謝組學(xué)研究常面臨一個(gè)核心挑戰(zhàn)：如何兼顧非靶的廣度與靶向的準(zhǔn)度？廣泛靶向代謝組（widely-targeted metabolomics）正是兼具兩者優(yōu)勢(shì)的技術(shù)方案，它將非靶向代謝組的“廣泛性”和靶向代謝組的“準(zhǔn)確性”相結(jié)合，可一次性完成對(duì)生物樣本中上千種代謝物的定性定量，為復(fù)雜樣品的檢測(cè)提供了更高效的方法。
PRM技術(shù)在靶向代謝組中的崛起
在代謝組學(xué)研究中，多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)（Multiple Reaction Monitoring，MRM）一直被視作靶向定量分析的“金標(biāo)準(zhǔn)”。該技術(shù)基于三重四極桿（Triple Quadrupole, QqQ），通過預(yù)設(shè)母離子與特定的子離子進(jìn)行信號(hào)采集，展現(xiàn)出極高的檢測(cè)靈敏度與良好的重復(fù)性，已成為靶向代謝物定量的核心手段。
平行反應(yīng)監(jiān)測(cè)（Parallel Reaction Monitoring, PRM）的引入，為靶向代謝分析帶來了新的思路。該技術(shù)在選定母離子后，同時(shí)采集所有碎片離子信息，這使得每個(gè)代謝物通常能匹配至少2個(gè)及以上的碎片離子，實(shí)現(xiàn)同步定性定量。在復(fù)雜樣本中，PRM模式可有效減少信號(hào)干擾、提升數(shù)據(jù)的可信度，使靶向檢測(cè)既“準(zhǔn)”又“穩(wěn)”，非常適合復(fù)雜基質(zhì)樣本的代謝研究。
圖1. 兩種采集模式示意圖
注：（上圖）為PRM技術(shù)原理示意圖，（下圖）為MRM技術(shù)原理示意圖。圖中大圈代表母離子，小圈代表子離子。
那么，PRM采集模式在實(shí)際研究中究竟能帶來怎樣的提升？以下兩個(gè)案例將從植物激素檢測(cè)與藥物定量分析兩方面，展示PRM在復(fù)雜樣本中的出色表現(xiàn)。
案例一：PRM提升植物激素檢測(cè)的靈敏度
細(xì)胞分裂素是一類結(jié)構(gòu)高度相似、在植物體內(nèi)以痕量存在的關(guān)鍵激素，傳統(tǒng)基于三重四極桿的MRM方法在區(qū)分其結(jié)構(gòu)類似物時(shí)存在明顯局限性。為解決這一技術(shù)瓶頸，Kisiala等人基于UHPLC-Q-Exactive Orbitrap質(zhì)譜平臺(tái)，建立了定量PRM分析方法，成功實(shí)現(xiàn)了32種細(xì)胞分裂素在多種生物樣本（包括擬南芥、大豆、褐藻及大腸桿菌）中的精準(zhǔn)定性與定量。該方法在多項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)上表現(xiàn)優(yōu)異（表1）。在靈敏度方面，大多數(shù)細(xì)胞分裂素的檢出限低于10 pg/mL，整體檢測(cè)能力達(dá)飛摩爾級(jí)別，優(yōu)于以往MRM方法的檢測(cè)水平；其中異戊烯基腺嘌呤（iP）的靈敏度最為突出，其檢出限為1.0 pg/mL（0.1 fmol），定量限為3.2 pg/mL（0.4 fmol）。在方法穩(wěn)定性方面，日內(nèi)與日間精密度的RSD分別介于0.57%–8.69%與0.72%–11.33%之間，所有RSD值均低于15%，證實(shí)了方法具備優(yōu)異的分析重復(fù)性。該研究首次在Orbitrap質(zhì)譜平臺(tái)上建立了針對(duì)32種細(xì)胞分裂素的PRM檢測(cè)方法，凸顯了PRM技術(shù)在復(fù)雜基質(zhì)痕量分析中高精密度、高靈敏度的定量?jī)?yōu)勢(shì)，為植物激素研究的精準(zhǔn)檢測(cè)提供了可靠的技術(shù)平臺(tái)。
表1. 細(xì)胞分裂素PRM定量分析的決定系數(shù)（R²）、檢出限（LOD）、定量限（LOQ）與精密度
案例二：PRM在復(fù)雜基質(zhì)中展現(xiàn)更高準(zhǔn)確性與抗干擾性
Chernonosov等人在藥物研究中，基于UHPLC-Q-Orbitrap MS/MS平臺(tái)對(duì)PRM與MRM兩種采集模式進(jìn)行了直接比較。對(duì)同批人血漿樣本中Tecovirimat (ST-246) 的平行檢測(cè)結(jié)果顯示：PRM與MRM方法所測(cè)定濃度平均比值為1.24（即PRM結(jié)果平均高出約24%）（圖2），研究人員推測(cè)，這種原因是由于應(yīng)用不同的質(zhì)譜技術(shù)引起的。此外，他們認(rèn)為血漿基質(zhì)中也可能存在的干擾物質(zhì)，這些干擾物與ST-246的質(zhì)荷比相似，在分辨率有限的MRM方法下難以被完全區(qū)分，而PRM技術(shù)能夠有效識(shí)別并排除此類基質(zhì)干擾。該研究證實(shí)，PRM在復(fù)雜基質(zhì)中具備更優(yōu)的抗干擾能力與檢測(cè)準(zhǔn)確性，能夠更有效地降低背景噪聲。
圖2. PRM與MRM方法所測(cè)定濃度比值
注：黑色實(shí)線表示1.24的平均比值，虛線代表95%置信區(qū)間范圍。
通過上述兩項(xiàng)研究可以看到，PRM不僅在靈敏度與分辨率上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)MRM，更能在復(fù)雜生物樣本中保持高準(zhǔn)確性。逐漸成為代謝組學(xué)檢測(cè)分析的重要技術(shù)手段，為植物、動(dòng)物及醫(yī)學(xué)研究提供更精準(zhǔn)、更高效的檢測(cè)。
PRM精準(zhǔn)植物廣靶：植物樣本專屬方案
PRM精準(zhǔn)植物廣靶：由百趣生物基于Stellar平臺(tái)自主研發(fā)，依托PRM采集技術(shù)，專為植物樣本設(shè)計(jì)。該方法融合非靶檢測(cè)“廣度”與靶向檢測(cè)“準(zhǔn)度”，旨在一次分析中實(shí)現(xiàn)代謝組的全面精準(zhǔn)解析。
適用樣品：根、莖、葉、花、種子、芽、果實(shí)及植物分泌液等多類型植物樣品。
產(chǎn)品亮點(diǎn)：
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檢出能力強(qiáng)
實(shí)測(cè)樣本平均檢出物質(zhì)高達(dá)5600+，實(shí)現(xiàn)高檢出；
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可自由定制
7大類別自由組合，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自由度更高；
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定性更可靠
2個(gè)及以上離子對(duì)匹配定性，數(shù)據(jù)采集更精準(zhǔn)；
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數(shù)據(jù)庫更大
百趣生物自建14.8w+本地?cái)?shù)據(jù)庫，其中有11.4w+植物次級(jí)代謝物。
好的產(chǎn)品沒有圍墻，精準(zhǔn)憑實(shí)力說話
PRM精準(zhǔn)植物廣靶向代謝組，讓植物代謝組檢測(cè)進(jìn)入高精準(zhǔn)檢測(cè)時(shí)代。如果您對(duì)PRM精準(zhǔn)植物廣靶感興趣，歡迎聯(lián)系百趣生物當(dāng)?shù)劁N售工程師獲取示例報(bào)告，或后臺(tái)留言咨詢產(chǎn)品與服務(wù)詳情。與百趣同行，一起探索植物代謝新世界！
參考文獻(xiàn)：
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Zhou, J.; Yin, Y. Strategies for large-scale targeted metabolomics quantification by liquid chromatography-mass spectrometry. Analyst 2016, 141, 6362–6373. https://doi.org/10.1039/C6AN01753C
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Kisiala, A.; Kambhampati, S.; Stock, N. L.; Aoki, M.; Emery, R. J. N. Quantification of Cytokinins Using High-Resolution Accurate-Mass Orbitrap Mass Spectrometry and Parallel Reaction Monitoring (PRM). Analytical Chemistry 2019, 91 (23), 15049–15056. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b03728
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Chernonosov, A. A.; Oleinik, G. A.; Koval, V. V. Application of Parallel Reaction Monitoring to the Development and Validation of a Quantitative Assay for ST?246 in Human Plasma. International Journal of Molecular Sciences 2022, 23 (14), 8021. https://doi.org/10.3390/ijms23148021