我校中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院胡凱鋒團(tuán)隊(duì)在二維核磁共振代謝組學(xué)數(shù)據(jù)前處理方法開(kāi)發(fā)中取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“GIPMA: Global Intensity-Guided Peak Matching and Alignment for 2D ¹H-¹³C HSQC Based Metabolomics”為題，于2023年2月2日在線發(fā)表于Analytical Chemistry （中科院一區(qū)，TOP期刊）。西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位，中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院/交叉學(xué)科研究院的胡凱鋒教授為通訊作者，藥學(xué)院2020級(jí)博士研究生杜歡為第一作者。

核磁共振（NMR）技術(shù)可對(duì)樣本進(jìn)行無(wú)偏、無(wú)損檢測(cè)，且樣品制備簡(jiǎn)單，具有定量準(zhǔn)確度高和重現(xiàn)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜的中藥提取物或代謝組學(xué)樣品，二維（2D）NMR實(shí)驗(yàn)如¹H-¹³C HSQC（異核單量子相干）能夠有效緩解一維¹H NMR信號(hào)重疊，提供更豐富的化學(xué)信息，可以幫助識(shí)別和闡明中藥提取物中的已知化學(xué)成分。此前，胡凱鋒團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于二維核磁共振圖譜的天然產(chǎn)物自動(dòng)識(shí)別方法NPid （Analytical Chemistry, 2020, 92(16), 10996-11006）。近年來(lái)2D ¹H-¹³C HSQC NMR 技術(shù)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于中藥分析和代謝組學(xué)研究，隨著二維核磁數(shù)據(jù)的增加，亟待開(kāi)發(fā)高通量、自動(dòng)化的二維核磁共振圖譜的分析方法。

該研究開(kāi)發(fā)了一種高效的峰匹配和對(duì)齊方法（GIPMA），既有效地對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，又極大程度的保留了圖譜的有效化學(xué)信息。該方法無(wú)需主觀設(shè)定參照?qǐng)D譜，基于所有信號(hào)峰強(qiáng)度進(jìn)行全局排序，對(duì)信號(hào)峰進(jìn)行依次匹配和對(duì)齊。通過(guò)最大化有效峰簇 (valid peak cluster) 的數(shù)目，采用遍歷搜索或平行最陡爬山算法，可以智能化選擇數(shù)據(jù)自適應(yīng)的適宜化學(xué)位移容忍誤差，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)樣品間同質(zhì)信號(hào)峰的匹配對(duì)齊，獲得豐富的表征相關(guān)代謝物的信號(hào)特征?？焖僬_地匹配和對(duì)齊多個(gè)樣品中相同化學(xué)成分的信號(hào)峰對(duì)獲得正確的代謝組學(xué)（或中藥對(duì)比分析）結(jié)果至關(guān)重要，同時(shí)提高代謝組學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理效率能夠促進(jìn)基于2D NMR代謝組學(xué)研究的發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)借鑒代謝組學(xué)分析策略開(kāi)展中藥全局性質(zhì)量評(píng)價(jià)也具有重要意義。該方法為基于2D ¹H-¹³C HSQC的代謝組學(xué)研究以及借鑒2D NMR代謝組學(xué)策略開(kāi)展中藥化學(xué)組成分析和全局性中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)研究提供一種新的方案。

 該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（32171440）和四川省自然科學(xué)基金（2022NSFSC0719）支持。

    原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03323