该技能面向代谢组学数据分析,从代谢物鉴定一直延伸到定量、统计分析、通路解读以及与其它组学层面的整合。
用途与适用场景 当用户拥有 LC-MS、GC-MS 或 NMR 代谢组学数据,或提出关于代谢物丰度或浓度、差异代谢物分析、代谢通路分析、代谢组学与其它组学整合、代谢生物标志物发现、通量平衡分析或代谢建模、代谢物-酶相关性等问题时,可触发该技能。示例问题包括分析 LC-MS 数据寻找差异代谢物、判断条件间哪些代谢通路失调、筛选疾病分类的代谢物标志物、将代谢物水平与酶表达进行相关、对差异代谢物做通路富集、把代谢组学与转录组学整合、刻画细胞系代谢表型、识别与药物响应相关的代谢物等。
主要能力 该技能的核心能力包括:数据导入(LC-MS、GC-MS、NMR、靶向/非靶向平台);代谢物鉴定(匹配 HMDB、KEGG、PubChem、谱图库);质量控制(峰质量、空白扣除、内标归一化);归一化(概率商归一化、总离子流、内标);统计分析(单变量和多变量,PCA、PLS-DA、OPLS-DA);差异分析;通路富集(KEGG、Reactome、BioCyc 代谢通路分析);代谢物-酶整合(与表达数据相关联);通量分析(代谢通量平衡分析 FBA);生物标志物发现(多代谢物特征)。
使用方式与工作流 整体流程分为 8 个阶段。输入为代谢组学数据(峰表或谱图)。阶段 1:数据导入与代谢物鉴定,加载峰表或处理原始谱图,将特征匹配到 HMDB、KEGG 等数据库,注释化学 ID、分子式和通路,并对鉴定结果进行置信度评分(Level 1 有标准品确认的 MS + RT 匹配;Level 2 可能的 structure,基于精确质量 + MS/MS;Level 3 暂定匹配,仅精确质量;Level 4 未知代谢物)。支持峰表(样本为行、代谢物为列,如 Control/Disease 分组)以及 .mzML、.mzXML、GC-MS、NMR 谱图。阶段 2:质量控制与过滤,评估峰质量(CV、空白比值)、去除背景峰、过滤低质量代谢物、检查内标;例如 QC 样本 CV 应小于 30%,空白/样本比值过滤保留大于 3 的代谢物,缺失值超过 50% 则去除。阶段 3:归一化,可选用 TIC、PQN(概率商归一化,比 TIC 更稳健)或内标归一化,并进行批次效应校正、log 变换或标度化(log2、Pareto、auto-scaling)。阶段 4:探索性分析,PCA 用于样本聚类、质量评估图、离群检测和样本相关性;PLS-DA 可用于监督式降维和分类。阶段 5:差异分析,使用 t 检验、ANOVA、Wilcoxon 等统计检验,计算倍数变化,进行多重检验校正,并生成火山图和热图。阶段 6:通路分析,包括代谢物集富集(MSEA)、通路拓扑分析、KEGG/Reactome 通路映射,识别失调通路。阶段 7:多组学整合,将代谢物与酶表达(RNA/蛋白)相关联,分析代谢物-基因关联,进行通路水平整合和代谢通量推断;代谢物-酶相关性中,底物加酶预期负相关(消耗),产物加酶预期正相关(生成)。阶段 8:生成报告,包含汇总统计、差异代谢物、通路图、多组学整合图和生物标志物面板。
限制与暂未提供的信息 该技能的具体安装命令、运行环境依赖版本、收费方式或价格、平台支持范围、性能指标和完整报告输出格式等,在所给资料中暂未提供。通路拓扑分析等部分功能仅给出思路,未提供完整实现细节。