中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心研究员朱正江课题组在《自然-通讯》上，在线发表了题为《A mass spectrum-oriented computational method for ion mobility-resolved untargeted metabolomics》的研究论文。
该工作针对基于离子淌度质谱的四维代谢组学技术开发了一种端到端的精准数据分析技术 Met4DX，用于四维代谢组学数据的四维峰检测、峰对齐和峰定量，并结合四维数据库实现代谢物的四维精准匹配和鉴定。
离子淌度质谱相较于传统质谱增加了根据离子尺寸、形状以及电荷分离的离子淌度，有效提升了质谱的分离能力，特别是代谢物同分异构体的分辨能力，其跟液相色谱联用形成多维分离分析技术，可进一步提高复杂生物样本分析的分离度和峰容量。
一次四维代谢组学分析能够同时对代谢物离子进行四个维度的表征，包括精确质量数（MS1）、二级质谱图(MS/MS)、色谱保留时间（RT）和离子淌度碰撞截面积（CCS），能有效提升对复杂生物样品中代谢物定性和定量分析的覆盖度和准确度。
液相色谱-离子淌度-质谱依次从液相、离子淌度以及质谱维度对代谢物实现多维分离，所需要的时间也逐级减小。受到该分离方式的启发，本研究开发了从一张质谱图出发的自下而上峰组装算法用于四维代谢组学数据中四维峰的检测。该技术的特点是将每一张质谱图作为四维数据中的最小数据单元，采用逆向工程的策略依次构建其在离子淌度和液相色谱上的峰形。
Met4DX 技术能够实现高覆盖的四维质谱峰检测，定量精密度高。
与同类技术相比，Met4DX 能够提升四维峰检测的覆盖度 2-3 倍，提升准确定量代谢物的数目 2-5 倍。Met4DX 在代谢物同分异构体识别上具有优异的性能。以在小鼠肝脏代谢组为例，Met4DX 精准识别代谢物同分异构体数目高达 3033 对，比同类技术显著提升 3.6 倍，且可准确识别出 CCS 差异为 1% 的共流出同分异构体。
同时，该研究还收集了 HMDB 和 KEGG 中的超过 13 万个代谢物，建立了目前最全面的四维代谢物数据库用于代谢物的多维匹配与鉴定。
目前，Met4DX 支持包括布鲁克 timsTOF 和安捷伦 DTIM-MS 等仪器平台采集的四维代谢组学数据。为了方便相关领域研究应用该工具，课题组提供了 docker 供学术界用户免费使用。该工作开发的四维代谢组学精准分析技术 Met4DX 已申请国家发明专利和国家软件著作权。