我校中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院胡凱鋒團隊在二維核磁共振代謝組學(xué)數(shù)據(jù)前處理方法開發(fā)中取得進展。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家重點實驗室為第一單位，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級博士研究生杜歡為第一作者。

核磁共振（NMR）技術(shù)可對樣本進行無偏、無損檢測，且樣品制備簡單，具有定量準確度高和重現(xiàn)性好等諸多優(yōu)點。對于復(fù)雜的中藥提取物或代謝組學(xué)樣品，二維（2D）NMR實驗如¹H-¹³C HSQC（異核單量子相干）能夠有效緩解一維¹H NMR信號重疊，提供更豐富的化學(xué)信息，可以幫助識別和闡明中藥提取物中的已知化學(xué)成分。此前，胡凱鋒團隊開發(fā)了基于二維核磁共振圖譜的天然產(chǎn)物自動識別方法NPid （Analytical Chemistry, 2020, 92(16), 10996-11006）。近年來2D ¹H-¹³C HSQC NMR 技術(shù)被越來越廣泛地應(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，亟待開發(fā)高通量、自動化的二維核磁共振圖譜的分析方法。

該研究開發(fā)了一種高效的峰匹配和對齊方法（GIPMA），既有效地對復(fù)雜數(shù)據(jù)進行降維處理，又極大程度的保留了圖譜的有效化學(xué)信息。該方法無需主觀設(shè)定參照圖譜，基于所有信號峰強度進行全局排序，對信號峰進行依次匹配和對齊。通過最大化有效峰簇 (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，準確實現(xiàn)樣品間同質(zhì)信號峰的匹配對齊，獲得豐富的表征相關(guān)代謝物的信號特征。快速正確地匹配和對齊多個樣品中相同化學(xué)成分的信號峰對獲得正確的代謝組學(xué)（或中藥對比分析）結(jié)果至關(guān)重要，同時提高代謝組學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理效率能夠促進基于2D NMR代謝組學(xué)研究的發(fā)展與應(yīng)用，對借鑒代謝組學(xué)分析策略開展中藥全局性質(zhì)量評價也具有重要意義。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)策略開展中藥化學(xué)組成分析和全局性中藥質(zhì)量評價研究提供一種新的方案。

 該研究獲得國家自然科學(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