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title: "代谢流同位素示踪"
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entity: Shanghai Gereallife Biotech Co., Ltd
updated: 2026-11-02
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ISOTOPE TRACING 
 

# 代谢流同位素示踪

 

Stable Isotope Tracing — Quantify Flux, Not Just Abundance

 

同位素示踪代谢流以稳定同位素（13C / 15N）标记底物饲喂细胞或输注动物，待标记掺入下游代谢物后用质谱测定其同位素体分布（MID）与位置同位素体 — 同位素体模式所含的通路信息远超浓度本身：普通代谢组回答"多少"，代谢流回答"从哪来、到哪去、走哪条路"。单示踪剂看同位素体比例以发现通路，多示踪剂并行定量绝对通量，位置同位素体解析代谢分岔节点。分析以"标记底物培养 → 质谱检测 MID → 天然丰度校正 → 代谢网络建模"为主线，示踪剂的选择直接决定可解析的通路，需在实验设计阶段与研究目的一同确定。

 
 
 13C / 15N 稳定同位素示踪 STABLE ISOTOPE TRACING 6 条示踪通路可选 TRACER PATHWAYS 4–6 周 标准项目周期 PROJECT CYCLE 

## 技术参数与送样

 TECHNICAL SPECIFICATIONS 

| 项目 | 内容 |
| --- | --- |
| 检测平台 | Q Exactive 高分辨质谱，正负离子切换，同位素体分辨采集；GC-MS / LC-MS 双平台互补 |
| 样本要求与体系 | 体外细胞模型（肿瘤细胞、原代细胞、干细胞）· 体内动物模型 · 微生物发酵体系 · 植物组织 · 血浆等体液；标记处理后样本液氮速冻、干冰寄送 |
| 交付成果与周期 | 统计表 · MID 表 · 分析报告；标准项目周期 4–6 周 |
| 客户需确认的信息 | 研究背景与科学问题 · 样本类型与比较组设计 · 目标代谢通路 · 预计样本量与标记底物 |

 
 

## 服务流程

 SERVICE WORKFLOW 1 标记底物培养 稳定期替换为同位素培养基 2 质谱检测 MID GC-MS / LC-MS 双平台 3 天然丰度校正 扣除天然同位素本底 4 代谢网络建模 通量估算（符合条件可选） 5 统计与可视化 通量图、热图与解读 实验设计支持： 提供 13C / 15N 标记底物选型与采购建议、标记剂量与时长、收样时点设计的全程支持，在保证通量可测的前提下控制示踪成本。 
 

## 示踪通路与代表性示踪剂

 TRACER PATHWAYS 

| 示踪通路 | 常用标记底物 / 代表性示踪剂 · 可解析方向 |
| --- | --- |
| 1 · 糖代谢流 GLUCOSE FLUX | [U-13C]葡萄糖 / [1,2-13C]葡萄糖 / [1,6-13C]葡萄糖 / [2,3-13C]葡萄糖 — 糖酵解、TCA 循环与磷酸戊糖通路的通量分配；[1,6-13C] 与 [2,3-13C] 分别用于区分 PPP 分支与丙酮酸脱氢酶活性；肿瘤与增殖细胞的 Warburg 效应定量 |
| 2 · 脂肪酸代谢流 FATTY ACID FLUX | [U-13C]乙酸 / [U-13C]棕榈酸 — de novo 脂肪酸合成（DNL）vs 外源摄取的相对贡献；乙酰辅酶 A 池与脂肪酸 β-氧化；碳链延长与去饱和去向 |
| 3 · 核苷酸代谢流 NUCLEOTIDE FLUX | [U-13C]核苷（酸）/ [15N4]次黄嘌呤 — 嘌呤 / 嘧啶从头合成与补救通路的权衡；增殖相关的核苷酸需求来源解析 |
| 4 · 氨基酸代谢流 AMINO ACID FLUX | [U-13C]谷氨酰胺 / [酰胺-15N]谷氨酰胺 / [U-13C]丝氨酸 — 谷氨酰胺分解、TCA 回补反应与转氨基反应的氮流向；氨基酸之间的碳骨架互换 |
| 5 · 叶酸 / 一碳代谢流 ONE-CARBON FLUX | [U-13C]丝氨酸 / [U-13C]甘氨酸 — 一碳单位供给、嘌呤合成与甲基化反应的碳源归属；叶酸循环效率评估 |
| 6 · 尿素循环代谢流 UREA CYCLE FLUX | 15N-NH4Cl / [酰胺-15N]谷氨酰胺 — 氮代谢与尿素循环通量；氨清除效率与嘌呤合成中的 15N 去向 |

 
 

## 生信分析内容

 BIOINFORMATIC MODULES 

| 分析模块 | 方法与指标 · 主要产出 |
| --- | --- |
| 数据预处理 | 代谢物峰提取与积分、质量同位素体（M+0 / M+1 / M+2 …）信号提取、样本命名与分组映射、低质量峰过滤 — 原始与校正后的 MID 数据表 |
| 天然丰度校准 | 扣除 13C / 15N / 18O / 2H 等天然同位素本底（矩阵法校正）；以校准残差 RMS 评估校正质量 — RMS 条形图、校正前后对比图 |
| 标记率总览 | 标记率（富集度）= 各 m+ 加权平均标记比例；分组平均标记率比较、样本间相关性矩阵 — 标记率热图、分组平均条形图 |
| MID 组成分布 | 样本间同位素标记比例分布、样本内 m+ 分布、分组 MID 组成对比（均值 ± SD）— 分布图组、MID 组成统计表 |
| 组间对比与跨对比汇总 | 每个比较组独立统计（标记率差异、差异 MID）；多比较组汇总热图与差异代谢物韦恩图 — 差异标记代谢物列表与交集列表 |

 
 

## 示例结果图

 SELECTED FIGURES FROM ACTUAL REPORTS 校准残差（RMS）条形图 按代谢物展示天然丰度校正残差，RMS 越小说明校正越可靠。 分组平均标记率条形图 各组标记率（富集度）均值比较，给出组间通量差异的整体轮廓。 差异MID热图 差异代谢物各 m+ 的分组聚类热图，红蓝标注组间标记差异方向与幅度。 标记率热图 代谢物 × 样本的标记率矩阵，快速定位高标记通路与异常样本。 KEGG 途径占比分析 检出标记代谢物的 KEGG 三级通路占比，明确代谢流覆盖范围。 样本内同位素标记分布 单个样本内各代谢物 m+ 构成，读数的基本单元。 样本间同位素标记比例分布 各 m+ 比例在样本间的分布，判断标记是否达到稳态。 分组 MID 组成对比 分组 MID 均值 ± SD 堆叠对比，比较通路上下游标记传递。 标记率差异条形图 指定比较组的标记率差异及显著性，筛选差异标记代谢物。 
 

## 应用场景

 APPLICATIONS 
 肿瘤代谢重编程研究 糖酵解/TCA 循环通量分析 同位素示踪底物去向追踪 细胞能量代谢评估 药物代谢机制研究 
 

## 常见问题

 FAQ 
 代谢流同位素示踪的检测周期是多久？ 成熟靶向 Panel 常规周期为 1–3 周，非靶向类项目为 2–4 周（自样本接收并质检合格起算）。具体周期在项目启动前以实验方案书面确认，全程可在 OmicsHub 云平台查看进度。 我的样本量达不到推荐量怎么办？ 请先不要稀释样本。微量样本可通过调整前处理方法完成检测，把实际样本量告知我们，技术团队会评估可行性并在方案中注明调整口径。 可以在现有列表基础上增加目标物质吗？ 可以。成熟 Panel 支持按需增加物质；列表外的新物质可通过定制方法开发实现（需标准品与额外的方法学验证周期），详见"常用定制类靶向物质"服务。 代谢流同位素示踪对样本有什么要求？怎么收集？ 血清/血浆 ≥100 μL（空腹、避免溶血）、组织 ≥50 mg（离体后液氮速冻）、细胞 ≥1×10⁶（PBS 洗净培养基）、尿液 ≥200 μL。统一空腹时间、单次用量分装、避免反复冻融是关键。完整采集与处理指引见 《 技术资源 → 样本相关 》 。 
 
 

## 相关服务

 RELATED SERVICES 
 

### 靶向代谢组学

Targeted Metabolomics

 

### 环境暴露组学

Environmental Exposomics

 

### 非靶向代谢组学

Untargeted Metabolomics

 
 

 
 
 

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