代謝物分析檢測樣本製備產品特輯

監測生物樣本中代謝物 (metabolites) 的含量與變化，可以幫助我們更深入了解疾病機制，以及藥物或環境因子為人體帶來的影響。在進行代謝物檢測——特別是代謝體分析 (metabolomic profiling) 研究時，「樣本製備 (sample preparation)」是極為關鍵的環節，不僅左右著最終檢測結果的準確度與解析度，同時也是樣本能否適用於該檢測技術的重要影響因素。

常見的樣本製備技術包含蛋白質沉澱 (protein precipitation)、超過濾 (ultrafiltration)、固相萃取 (solid-phase extraction, SPE) 和液液萃取 (liquid-liquid extraction, LLE)，其中又以蛋白質沉澱最為普及。

事實上，蛋白質沉澱和超過濾這兩種技術都是用來移除樣本中的蛋白質，達到去蛋白質 (deproteinization) 效果。蛋白質沉澱通常會利用酸性溶液，例如：過氯酸溶液 (perchloric acid, PCA)、三氯醋酸溶液 (trichloroacetic acid, TCA)，或者有機溶劑（常用的有 Acetonitrile、Methanol）來使蛋白質變性沉澱；而超過濾技術則是使用 3 kDa 或 10 kDa 孔徑的離心濃縮管來移除蛋白質。對血液樣本來說，經過去蛋白質處理後可以很大程度地清除干擾訊號，使代謝物檢測解析度獲得大幅提升；另一方面對於某些代謝物來說，樣本中的蛋白質或活性酶可能會使其分解或與其產生進一步反應，造成檢測準確度下降，因此必須在檢測前先將樣本進行去蛋白處理。

制定樣本製備方案時必須考量到樣本種類（案例一）、代謝物特性（案例二）和採用的檢測技術 [3]，建議參考相關文獻或檢測試劑產品說明書來進行挑選與測試。以下與您分享兩個探討代謝分析樣本製備方式的文獻案例：

案例一﹑ 使用 UHPLC-ESI-MS/MS 檢測血清與腹膜液中的犬尿胺酸 (kynurenine) 代謝途徑受質與代謝產物，並測試找出血清與腹膜液的最佳樣本製備方式

作者比較了多種蛋白質沉澱試劑，包含有機溶劑與酸性溶液，最終發現使用 15% TCA 溶液處理血清樣本可以得到最佳的檢測結果；而腹膜液樣本則是無法適用簡單的蛋白質沉澱方式，因為在經過蛋白質沉澱處理後，樣本仍會造成分析管柱壓力上升與質譜儀離子源部件污染，最終改以 SPE 管柱來進行腹膜液的樣本處理 [1]。

案例二﹑ 使用 LC-ESI-TOF-MS 檢測血漿代謝體，並測試找出能夠富集疏水性代謝物、提升代謝體分析覆蓋度的樣本製備方式

在使用 LC-MS 技術檢測血漿代謝體時，通常會使用蛋白質沉澱方式來進行樣本製備，然而在移除蛋白質的同時往往也會導致結合在蛋白質上的疏水性代謝物流失，使代謝體分析結果完整性下降。為了解決這個問題，作者試著在蛋白質沉澱步驟前增加蛋白酶 K (proteinase K) 處理步驟，結果發現只要在蛋白質沉澱前先將血漿樣本與蛋白酶 K 作用反應 15 分鐘，就可以大幅提高代謝體分析結果的覆蓋度，使磷脂 (phospholipids)、脂肪酸 (fatty acids) 等疏水性代謝物更容易被檢測得到 [2]。

Abcam 所開發的代謝檢測試劑 (Metabolism Assay Kits) 品項幾乎涵蓋所有代謝路徑，包含：糖類、脂肪、胺基酸、電解質、氧化壓力等，具有簡便快速的流程和精確可靠的偵測效能，在代謝研究試劑市場長期居於領先地位。歡迎洽詢伯森業務專員索取完整產品資訊與相關文獻。

Abcam 代謝檢測試劑在設計開發時已大幅簡化樣本製備需求，許多產品甚至可以忽略樣本製備步驟直接進行檢測，您可從產品說明書中獲得確切的樣本製備資訊。以下為您介紹適用於代謝分析檢測的樣本製備產品：

Deproteinizing Sample Preparation Kit

Ultrafiltration Centrifugal Filters

Proteinase K

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References

1. Sadok I, et al. UHPLC-ESI-MS/MS Quantification of Relevant Substrates and Metabolites of the Kynurenine Pathway Present in Serum and Peritoneal Fluid from Gastric Cancer Patients-Method Development and Validation. Int J Mol Sci. 2021 Jun 28;22(13):6972. DOI: 10.3390/ijms22136972
2. Wawrzyniak R, et al. New plasma preparation approach to enrich metabolome coverage in untargeted metabolomics: plasma protein bound hydrophobic metabolite release with proteinase K. Sci Rep. 2018 Jun 22;8(1):9541. DOI: 10.1038/s41598-018-27983-0
3. Nagana Gowda GA, Raftery D. Quantitating metabolites in protein precipitated serum using NMR spectroscopy. Anal Chem. 2014 Jun 3;86(11):5433-40. DOI: 10.1021/ac5005103