基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的，如细胞信号释放、能量传递、细胞间通信等都是受代谢物调控的。代谢组学是对某一生物体组份或细胞在一特定生理时期或条件下所有代谢产物同时进行定性和定量分析，以寻找出目标差异代谢物。可用于疾病早期诊断、药物靶点发现、疾病机理研究及疾病诊断等。

基因与蛋白质的表达紧密相连，而代谢物则更多地反映了细胞所处的环境，这又与细胞的营养状态，药物和环境污染物的作用，以及其它外界因素的影响密切相关。因此有人认为，“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了。”（Bill Lasley, UC Davis）

代谢组学与转录组学和蛋白组学比较具有以下优点：

• 易于检测：代谢组学放大了基因和蛋白表达的微小变化，从而使检测更容易。

• 有数据库：代谢组学的研究不需建立全基因组测序及大量表达序列标签（EST）或者全基因组的数据库，目前有相当多的化合物库可以使用。

• 通用性强：由于给定的代谢产物在每个组织中都是一样的，所以研究中采用的技术更为通用，也更易被人们所接受。

• 结果直接：代谢物可反映生物系统的生理和病理状态，可以区分同种不同个体之间的表型差异等。

数据准确：使用高分辨质谱得到的数据准确，可重复性好。

代谢组学分析通常有两种主要方法： 

• 代谢谱分析（也称为差异表达分析），在一组实验和对照样品中，寻找丰度改变有统计学意义的感兴趣代谢物；

• 鉴定，进行代谢谱分析后,测定这些代谢物的化学结构；

• 解释，研究流程的最后一步,解释所发现的代谢物与生物过程或生物状态之间的关联。
  

• 靶向代谢组学分析的重点是采用大量天然和生物变异样本, 验证预先确认的代谢物。需要用分析标准品进行定量分析。
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