肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma,HCC）是一种常见的恶性肿瘤。由于目前缺乏有效的生物标志物进行早期诊断,HCC治疗效果不理想、生存率低。基于此,本研究利用代谢组学来寻找生物标志物用于HCC的诊断、治疗和预后,可分为两个部分。第一部分采用液相色谱串联三重四级杆质谱（Liquid chromatography tandem triple-quadrupole mass spectrometry,LC-QQQ/MS）技术进行HCC血清手性氨基酸靶向代谢组学研究,探究HCC患者血清中D-氨基酸与L-氨基酸的变化。首先,建立基于LC-QQQ/MS技术的人血清氨基酸对映体的非衍生化快速同时定量方法,然后借助该方法测定健康受试者和HCC患者血清中D-氨基酸与L-氨基酸的含量。结果表明,与健康受试者相比,HCC患者血清中多个D-氨基酸与L-氨基酸有显著变化,其中D-谷氨酰胺和D-谷氨酸变化最为显著（差异倍数>1.5）,可作为HCC的潜在标志物。第二部分采用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱（Ultraperformance liquid chromatography tandem quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLCQTOF/MS）和超高效液相色谱串联三重四级杆质谱（UPLC-QQQ/MS）技术分别进行HCC血清非靶向和靶向代谢组学研究,寻找HCC的生物标志物。首先,建立基于UPLC-QTOF/MS技术的人血清非靶向代谢组学分析方法,借助该方法比较健康受试者、乙型肝炎患者、肝硬化患者与HCC患者血清代谢物的差异,筛选并鉴定与HCC相关的特征性变量。随后,应用UPLC-QQQ/MS靶向定量上述四组血清中经非靶向代谢组学筛选到的8个候选差异代谢物。最终找到了Phenylalanyl-Serine和Phenylalanyl-Tryptophan的血清代谢物组合,在区分肝硬化患者与HCC患者时,该代谢物组合与甲胎蛋白（α-Fetoprotein,AFP）的受试者工作特征曲线下面积分别为0.922与0.776,代谢物组合的诊断性能更高。在AFP假阴性HCC患者中,有83.3%的患者经代谢物组合得到了准确诊断。该代谢物组合可作为HCC的潜在标志物,进行进一步的验证。综上所述,本研究基于非靶向和靶向代谢组学寻找HCC的血清标志物。人HCC血清手性氨基酸靶向代谢组学研究表明,D-谷氨酸和D-谷氨酰胺在HCC血清中发生了显著变化,可作为潜在标志物。结合系统全面、分辨率高的非靶向代谢组学和灵敏度、特异性高的靶向代谢组学,筛选到了Phenylalanyl-Serine和Phenylalanyl-Tryptophan的血清代谢物组合,相对于AFP有更高的诊断性能。