摘要：代谢组学是一门新兴的生物学分支,是20世纪90年代末继三大组学即基因组学、转录组学和蛋白质组学之后兴起和发展起来的,是研究生物系统受到了刺激或扰动后其代谢组变化的科学。代谢组学着重研究代谢物质的代谢途径及其所受到各种内、外在因素影响下代谢途径的变化来研究某些病理生理过程中所产生的系列事件。近年来,代谢组学在各研究领域也显现出了广阔的应用前景包括疾病诊断、药物研发、药效和毒性评价、药物作用机理研究及植物代谢组学等。血清是代谢组学中一种理想的用来寻找生物标记物的生物流体。首先,本实验采用了气相色谱-质谱联用技术系统全面地评估了血清样本在收集处理过程中所有可能对代谢轮廓产生影响的因素,主要包括：血液收集过程中收集管的种类、抗凝剂的选择及凝结过程中时间和温度的不同及重复多次的冷冻解冻循环等。结果表明：样本的收集、处理和储存程序中各步骤对血清代谢轮廓的影响程度不同。其次,在代谢组学的实际研究中,血清血浆二者通常被认为在组成和性质上相似而被任意取代来进行相关生物和临床的研究。血清和血浆是否完全一样或二者是否可以任意替代来进行代谢组学的相关研究呢?此处采用基于质谱的两种检测手段(GC-MS;LC-QTOF-MS)来全面分析比较大鼠血清和血浆的代谢指纹图谱的区别。GC-MS的研究结果发现：25.8%的代谢物在血清血浆样本中含量存在显著性差异(t-检验,p<0.05),另外因代谢物在血清中的含量普遍高于血浆由此得出血清比血浆更适宜于生物标记物的发现；LC-QTOF-MS研究结果发现,正、负离子模式下分别识别出了13种和7种内源性代谢物主要对血清血浆指纹图谱的分类贡献最大。通过以上两部分基础研究实现了将实验室内部代谢组学的操作程序进行了规范化并建立了相关标准实验操作程序(Standard Operation Procedure, SOP),为后期进行长期的疾病研究和生物标记物的发现奠定了基础。第三,代谢综合征(metabolic syndrome, MetS)是多种代谢成分异常聚集的病理状态,其集簇的危险因子主要包括高血压、血脂异常、糖尿病、肥胖等。基于已建立的标准实验操作程序SOP,这里提出了一种基于气质联用和随机森林的代谢组学方法来研究代谢综合征的血清样本。研究结果发现,相比于传统的主成分分析和偏最小二乘判别分析法,随机森林模型能将疾病组和健康组进行很好的分类,并且找出了相关的生物标记物(2-羟基丁酸、肌醇和d-葡萄糖),并合理地解释了这些生物标记物所涉及到的病理生理过程和代谢通道的紊乱,从而揭示出了采用气质联用和随机森林方法研究代谢综合征样本的可靠性,这对我们进一步进行生物学研究和临床指导有一定的借鉴作用。