เมตาโบโลมิกส์คือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับเมตาโบไลต์ซึ่งเป็นสารตั้งต้น สารตัวกลาง และผลิตภัณฑ์ โมเลกุลขนาดเล็กของ การเผาผลาญ ของเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมตาโบโลมิกส์คือ "การศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับลายนิ้วมือทางเคมีเฉพาะที่กระบวนการของเซลล์เฉพาะทิ้งไว้" ซึ่งก็คือการศึกษาโปรไฟล์เมตาโบไลต์โมเลกุลขนาดเล็ก^{[ 1 ]}เมตาโบโลมแสดงถึงชุดเมตาโบไลต์ทั้งหมดในเซลล์ชีวภาพ เนื้อเยื่อ อวัยวะ หรือสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของกระบวนการของเซลล์^{[ 2 ]}

ข้อมูล mRNA ( messenger RNA ), ข้อมูล การแสดงออกของยีนและ การวิเคราะห์ โปรตีนเผยให้เห็นชุดของผลิตภัณฑ์ยีนที่ผลิตในเซลล์ ซึ่งเป็นข้อมูลที่แสดงถึงแง่มุมหนึ่งของการทำงานของเซลล์ ในทางกลับกัน การวิเคราะห์เมตาโบลิกสามารถให้ภาพรวมของสรีรวิทยาของเซลล์นั้นได้ทันที^{[ 3 ]}ดังนั้น เมตาโบโลมิกส์จึงให้ "การอ่านค่าการทำงานของสถานะทางสรีรวิทยา" ของสิ่งมีชีวิตโดยตรง^{[ 4 ]}มีความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างเมตาโบโลมและกลุ่มเซลล์อื่นๆ ( จีโนม , ทรานสคริปโตม , โปรตีโอมและลิพิโดม ) ซึ่งสามารถใช้ในการทำนายปริมาณเมตาโบไลต์ในตัวอย่างทางชีวภาพจากปริมาณ mRNA เป็นต้น^{[ 5 ]}หนึ่งในความท้าทายสูงสุดของชีววิทยาระบบ คือการบูรณาการเมตาโบโลมิกส์กับข้อมูล -omicsอื่นๆ ทั้งหมดเพื่อให้เข้าใจชีววิทยาของเซลล์ ได้ดียิ่ง ขึ้น

แนวคิดที่ว่าบุคคลอาจมี "โปรไฟล์เมตาบอลิซึม" ที่สามารถสะท้อนให้เห็นในองค์ประกอบของของเหลวทางชีวภาพของพวกเขาได้รับการแนะนำโดย Roger Williams ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 ^{[ 6 ]}ซึ่งใช้โครมาโทกราฟีแบบกระดาษเพื่อแนะนำรูปแบบเมตาบอลิซึมที่เป็นลักษณะเฉพาะในปัสสาวะและน้ำลายที่เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ เช่นโรคจิตเภทอย่างไรก็ตาม มีเพียงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 เท่านั้นที่ทำให้สามารถวัดโปรไฟล์เมตาบอลิซึมในเชิงปริมาณ (ตรงข้ามกับเชิงคุณภาพ) ได้^{[ 7 ]}คำว่า "โปรไฟล์เมตาบอลิซึม" ได้รับการแนะนำโดย Horning และคณะในปี 1971 หลังจากที่พวกเขาแสดงให้เห็นว่าโครมาโทกราฟีแก๊ส-แมสสเปกโทรเมตรี (GC-MS) สามารถใช้ในการวัดสารประกอบที่มีอยู่ในปัสสาวะของมนุษย์และสารสกัดจากเนื้อเยื่อได้^{[ 8 ] [ 9 ]}กลุ่ม Horning ร่วมกับกลุ่มของLinus PaulingและArthur B. Robinsonเป็นผู้นำในการพัฒนาวิธีการ GC-MS เพื่อตรวจสอบเมตาบอไลต์ที่มีอยู่ในปัสสาวะตลอดช่วงทศวรรษ 1970 ^{[ 10 ]}

ในขณะเดียวกันสเปกโทรสโกปี NMRซึ่งถูกค้นพบในช่วงทศวรรษ 1940 ก็มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วเช่นกัน ในปี 1974 Seeley และคณะได้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการใช้ NMR ในการตรวจจับเมตาบอไลต์ในตัวอย่างทางชีวภาพที่ไม่ได้รับการดัดแปลง^{[ 11 ]}การศึกษาครั้งแรกเกี่ยวกับกล้ามเนื้อนี้เน้นย้ำถึงคุณค่าของ NMR โดยพบว่า 90% ของATP ในเซลล์ นั้นเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนกับแมกนีเซียม เนื่องจากความไวได้รับการปรับปรุงด้วยวิวัฒนาการของความแรงสนามแม่เหล็กที่สูงขึ้นและการหมุนมุมวิเศษ NMR จึงยังคงเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ชั้นนำในการตรวจสอบกระบวนการเผาผลาญ^{[ 8 ] [ 12 ]}ความพยายามล่าสุดในการใช้ NMR สำหรับเมตาโบโลมิกส์ส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยห้องปฏิบัติการของJeremy K. Nicholsonที่Birkbeck College มหาวิทยาลัยลอนดอนและต่อมาที่Imperial College London ในปี พ.ศ. 2527 นิโคลสันแสดงให้เห็นว่า สเปกโทรสโกปี ^1H NMR อาจใช้ในการวินิจฉัยโรคเบาหวานได้ และต่อมาเป็นผู้บุกเบิกการประยุกต์ใช้วิธีการจดจำรูปแบบกับข้อมูลสเปกโทรสโกปี NMR ^{[ 13 ] [ 14 ]}

ในปี พ.ศ. 2537 และ พ.ศ. 2539 แกรี่ ซิวซ์แด็กได้ทำการ ทดลอง เมตาโบโลมิกส์โดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลว ร่วมกับแมสสเปกโทรเมตรี ^{[ 15 ] [ 16 ]} ร่วมกับ ริชาร์ด เลอร์เนอ ร์ (ซึ่งดำรงตำแหน่งประธานสถาบันวิจัยสคริปส์ ในขณะนั้น ) และเบนจามิน คราวัตต์เพื่อวิเคราะห์น้ำไขสันหลังของสัตว์ที่ถูกอดนอน โมเลกุลหนึ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือโอเลอามิดซึ่งต่อมาพบว่ามีคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำให้เกิดการนอนหลับ งานวิจัยนี้เป็นหนึ่งในการทดลองแรกๆ ที่รวมโครมาโทกราฟีของเหลวและแมสสเปกโทรเมตรีเข้าด้วยกันในเมตาโบโลมิกส์

ในปี 2548 ฐานข้อมูลการวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ขนาน ของเมตาโบลิกส์ชุดแรก METLIN [ ^{17 ] [ 18 ] [ 19 ]}สำหรับการจำแนกลักษณะเมตาโบไลต์ของมนุษย์ ได้รับการพัฒนาขึ้นใน^ห้อง ปฏิบัติการ Siuzdakที่สถาบันวิจัย Scripps METLIN ได้เติบโตขึ้นเรื่อย ๆ และในปี 2568 METLIN มีข้อมูลการทดลอง MS/MS เกี่ยวกับมาตรฐานโมเลกุลและสารเคมีอื่น ๆ มากกว่า 960,000 รายการ^{[ 20 ] [ 21 ]} โดยแต่ละสารประกอบมีข้อมูลการวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ขนานจากการทดลองที่สร้างขึ้นจากมาตรฐานโมเลกุลที่พลังงานการชนหลายระดับและในโหมดการแตกตัวเป็นไอออนบวกและลบ METLIN เป็นคลังข้อมูลการวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ขนานที่ใหญ่ที่สุดในประเภทเดียวกัน วารสารวิชาการเฉพาะทาง Metabolomics ปรากฏขึ้นครั้งแรกในปี 2548 ก่อตั้งโดย Roy Goodacreบรรณาธิการ บริหารคนปัจจุบัน

ในปี 2548 ห้องปฏิบัติการ Siuzdakได้ทำการระบุเมตาโบไลต์ที่เกี่ยวข้องกับภาวะติดเชื้อในกระแสเลือดและเพื่อแก้ไขปัญหาการระบุเมตาโบไลต์ที่ผิดปกติที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในเชิงสถิติจากชุดข้อมูล LC/MS หลายร้อยชุด จึงได้มีการพัฒนาอัลกอริทึมแรกขึ้นเพื่อให้สามารถจัดเรียงข้อมูลเมตาโบโลมิกส์ของสเปกโทรเมตรีมวลแบบไม่เชิงเส้นได้ เรียกว่า XCMS ^{[ 22 ]}ซึ่งต่อมา (2012) ^{[ 23 ]}ได้รับการพัฒนาเป็นเครื่องมือออนไลน์ และในปี 2562 (ร่วมกับ METLIN) มีผู้ใช้งานที่ลงทะเบียนแล้วกว่า 30,000 ราย

เมื่อวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2550 โครงการ Human Metabolome Projectซึ่งนำโดยDavid S. Wishartได้จัดทำร่างแรกของ human metabolome เสร็จสมบูรณ์ ซึ่งประกอบด้วยฐานข้อมูลของเมตาโบไลต์ประมาณ 2,500 รายการ ยา 1,200 รายการ และส่วนประกอบอาหาร 3,500 รายการ^{[ 24 ] [ 25 ]}โครงการที่คล้ายกันนี้ได้ดำเนินการในพืชหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งMedicago truncatula ^{[ 26 ]}และArabidopsis thaliana ^{[ 27 ]}เป็นเวลาหลายปี

ในช่วงกลางปี ​​2010 เมตาโบโลมิกส์ยังคงถูกพิจารณาว่าเป็น "สาขาที่กำลังพัฒนา" ^{[ 28 ]} นอกจากนี้ ยังมีการสังเกตว่าความก้าวหน้าในสาขานี้ขึ้นอยู่กับการพัฒนาทางเทคนิคของ เครื่องมือสเปกโทรเมตรีมวลสารเป็นส่วนใหญ่ โดยการแก้ไข "ความท้าทายทางเทคนิคที่ไม่สามารถแก้ไขได้" ^{[ 28 ]}

ในปี 2558 ได้มีการสาธิตการทำโปรไฟล์เมตาโบโลมแบบเรียลไทม์เป็นครั้งแรก^{[ 29 ]}

เมตาโบโลมหมายถึงชุดเมตาโบไลต์โมเลกุลขนาดเล็ก (<1.5 kDa) ^{[ 24 ]} ทั้งหมด (เช่น สารตัวกลางในการเผาผลาญ ฮอร์โมน และโมเลกุลส่งสัญญาณอื่นๆ และเมตาโบไลต์รอง) ที่พบได้ในตัวอย่างทางชีวภาพ เช่น สิ่งมีชีวิตตัวเดียว^{[ 30 ] [ 31 ]}คำนี้ถูกบัญญัติขึ้นโดยเปรียบเทียบกับทรานสคริปโตมิกส์และโปรตีโอมิกส์เช่นเดียวกับทรานสคริปโตมและโปรตีโอม เมตาโบโลมเป็นไดนามิก เปลี่ยนแปลงไปทุกวินาที แม้ว่าเมตาโบโลมจะสามารถกำหนดได้อย่างง่ายดาย แต่ในปัจจุบันยังไม่สามารถวิเคราะห์เมตาโบไลต์ทั้งหมดได้ด้วยวิธีการวิเคราะห์เพียงวิธีเดียว

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2550 นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยอัลเบอร์ตาและมหาวิทยาลัยคาลการีได้จัดทำร่างแรกของเมตาโบโลมของมนุษย์เสร็จ สมบูรณ์ ฐานข้อมูลเมตาโบโลมของมนุษย์ (HMDB) อาจเป็นฐานข้อมูลสเปกตรัมเมตาโบโลมิกสาธารณะที่ครอบคลุมมากที่สุดในปัจจุบัน^{[ 32 ]}และเป็นฐานข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่เข้าถึงได้ฟรี (www.hmdb.ca) ซึ่งมีข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับเมตาโบไลต์โมเลกุลขนาดเล็กที่พบในร่างกายมนุษย์ มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการประยุกต์ใช้ในด้านเมตาโบโลมิกส์ เคมีคลินิก การค้นหาไบโอมาร์กเกอร์ และการศึกษาทั่วไป ฐานข้อมูลนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อบรรจุหรือเชื่อมโยงข้อมูลสามประเภท:

1. ข้อมูลทางเคมี
2. ข้อมูลทางคลินิกและ
3. ข้อมูลทางชีววิทยาโมเลกุล/ชีวเคมี

ฐานข้อมูลประกอบด้วยรายการเมตาโบไลต์ 220,945 รายการ ซึ่งรวมถึงเมตาโบไลต์ที่ละลายน้ำได้และเมตาโบไลต์ที่ละลายในไขมัน นอกจากนี้ ยังมีลำดับโปรตีน 8,610 ลำดับ (เอนไซม์และตัวขนส่ง) ที่เชื่อมโยงกับรายการเมตาโบไลต์เหล่านี้ รายการ MetaboCard แต่ละรายการประกอบด้วยฟิลด์ข้อมูล 130 ฟิลด์ โดย 2/3 ของข้อมูลจะใช้สำหรับข้อมูลทางเคมี/ทางคลินิก และอีก 1/3 จะใช้สำหรับข้อมูลเอนไซม์หรือชีวเคมี^{[ 33 ]} HMDBเวอร์ชัน 3.5 ประกอบด้วยเมตาโบไลต์ภายในร่างกายมากกว่า 16,000 รายการ ยามากกว่า 1,500 รายการ และส่วนประกอบอาหารหรือเมตาโบไลต์ในอาหารมากกว่า 22,000 รายการ^{[ 34 ]}ข้อมูลนี้ซึ่งมีอยู่ในฐานข้อมูลเมตาโบโลมของมนุษย์และอิงตามการวิเคราะห์ข้อมูลที่มีอยู่ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน ยังไม่สมบูรณ์^{[ 35 ]}ในทางตรงกันข้าม มีความรู้เกี่ยวกับเมตาโบโลมของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ มากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น มีการระบุลักษณะเมตาโบไลต์มากกว่า 50,000 รายการจากอาณาจักรพืช และมีการระบุและ/หรือระบุลักษณะเมตาโบไลต์หลายพันรายการจากพืชเพียงต้นเดียว^{[ 36 ] [ 37 ]}

เซลล์และเนื้อเยื่อแต่ละประเภทมี 'ลายนิ้วมือ' เมตาบอลิซึมที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งสามารถอธิบายข้อมูลเฉพาะของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อได้ ตัวอย่างทางชีวภาพที่ใช้ในการวิเคราะห์เมตาโบโลมิกส์ ได้แก่ พลาสมา เซรั่ม ปัสสาวะ น้ำลาย อุจจาระ กล้ามเนื้อ เหงื่อ ลมหายใจ และของเหลวในระบบทางเดินอาหาร^{[ 38 ]}ความสะดวกในการเก็บรวบรวมช่วยให้ได้ความละเอียดเชิงเวลาสูง และเนื่องจากตัวอย่างเหล่านี้อยู่ในสมดุลแบบไดนามิกกับร่างกายเสมอ จึงสามารถอธิบายโฮสต์โดยรวมได้^{[ 39 ]}จีโนมสามารถบอกได้ว่าอะไรอาจเกิดขึ้นทรานสคริปโตมสามารถบอกได้ว่าอะไรกำลังเกิดขึ้นโปรตีโอมสามารถบอกได้ว่าอะไรทำให้เกิดเหตุการณ์นั้น และเมตาโบโลมสามารถบอกได้ว่าอะไรเกิดขึ้นแล้วและกำลังเกิดขึ้น^{[ 40 ]}

เมตาโบไลต์คือสารตั้งต้น สารตัวกลาง และผลิตภัณฑ์ของกระบวนการเมตาบอลิซึมในบริบทของเมตาโบโลมิกส์ โดยทั่วไปเมตาโบไลต์จะถูกกำหนดให้เป็นโมเลกุลใดๆ ที่มีขนาด เล็กกว่า 1.5 kDa ^{[ 24 ]}อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นขึ้นอยู่กับตัวอย่างและวิธีการตรวจจับ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่นไลโปโปรตีนและอัลบูมินสามารถตรวจพบได้อย่างน่าเชื่อถือใน การศึกษาเมตาโบโลมิกส์โดยใช้ NMRในพลาสมาเลือด^{[ 41 ]}ในเมตาโบโลมิกส์ที่อิงกับพืช มักจะกล่าวถึงเมตาโบไลต์ "ปฐมภูมิ" และ "ทุติยภูมิ" ^{[ 3 ]}เมตาโบไลต์ปฐมภูมิเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเจริญเติบโต การพัฒนา และการสืบพันธุ์ตามปกติเมตาโบไลต์ทุติยภูมิไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับกระบวนการเหล่านั้น แต่โดยทั่วไปมีหน้าที่ทางนิเวศวิทยา ที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น ยาปฏิชีวนะและเม็ดสี [ ^{42 ] ใน}ทางตรงกันข้าม ในเมตาโบโลมิกส์ที่อิงกับมนุษย์ มักจะอธิบายเมตาโบไลต์ว่าเป็นแบบเอนโดเจนัส (ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน) หรือเอ็กโซเจนัส^{[ 43 ] [ 44 ]}เมตาโบไลต์ของสารแปลกปลอม เช่น ยา เรียกว่า ซีโนเมตาโบไลต์^{[ 45 ]}

เมตาโบโลมเกิดจากเครือข่าย ปฏิกิริยา เมตาบอลิซึม ขนาดใหญ่ โดยที่ผลลัพธ์จากปฏิกิริยาเคมีของเอนไซม์ หนึ่ง จะถูกนำไปใช้เป็นปัจจัยนำเข้าในปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ระบบดังกล่าวได้รับการอธิบายว่าเป็นไฮเปอร์ไซเคิล

เมตาโบโนมิกส์ถูกนิยามว่า "การวัดเชิงปริมาณของการตอบสนองทางเมตาบอลิซึมแบบไดนามิกหลายพารามิเตอร์ของระบบสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้าทางพยาธิสรีรวิทยาหรือการดัดแปลงทางพันธุกรรม" คำนี้มีที่มาจากภาษากรีกμεταβολήซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลง และnomosซึ่งหมายถึงชุดกฎหรือชุดของกฎหมาย^{[ 46 ]}แนวทางนี้ริเริ่มโดยJeremy Nicholsonที่มหาวิทยาลัย Murdochและถูกนำไปใช้ในด้านพิษวิทยา การวินิจฉัยโรค และสาขาอื่นๆ อีกมากมาย ในอดีต แนวทางเมตาโบโนมิกส์เป็นหนึ่งในวิธีการแรกๆ ที่นำขอบเขตของชีววิทยาระบบมาประยุกต์ใช้กับการศึกษาเมตาบอลิซึม^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

มีการถกเถียงกันบ้างเกี่ยวกับความแตกต่างที่แท้จริงระหว่าง 'เมตาโบโลมิกส์' และ 'เมตาโบโนมิกส์' ความแตกต่างระหว่างสองคำนี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการเลือกใช้แพลตฟอร์มการวิเคราะห์ แม้ว่าเมตาโบโนมิกส์จะเกี่ยวข้องกับสเปกโทรสโกปี NMR มากกว่า และเมตาโบโลมิกส์เกี่ยวข้องกับ เทคนิคที่ใช้ แมสสเปกโทรเมตรีแต่ก็เป็นเพียงเพราะการใช้งานในกลุ่มต่างๆ ที่ทำให้คำเหล่านี้เป็นที่นิยมเท่านั้น แม้ว่าจะยังไม่มีข้อตกลงที่แน่ชัด แต่ก็มีฉันทามติที่เพิ่มขึ้นว่า 'เมตาโบโลมิกส์' ให้ความสำคัญกับการสร้างโปรไฟล์เมตาบอลิซึมในระดับเซลล์หรืออวัยวะ และเกี่ยวข้องกับเมตาบอลิซึมภายในร่างกายตามปกติเป็นหลัก 'เมตาโบโนมิกส์' ขยายการสร้างโปรไฟล์เมตาบอลิซึมเพื่อรวมข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของเมตาบอลิซึมที่เกิดจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (รวมถึงอาหารและสารพิษ) กระบวนการของโรค และการมีส่วนร่วมของอิทธิพลนอกจีโนม เช่นจุลินทรีย์ในลำไส้นี่ไม่ใช่ความแตกต่างเล็กน้อย การศึกษาเมตาโบโลมิกส์ควรแยกการมีส่วนร่วมของเมตาบอลิซึมจากแหล่งนอกจีโนมออกไปโดยนิยาม เพราะสิ่งเหล่านี้อยู่นอกระบบที่กำลังศึกษา อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ ภายในสาขาการวิจัยโรคของมนุษย์ ยังคงมีการทับซ้อนกันอย่างมากในวิธีการใช้ทั้งสองคำ และโดยส่วนใหญ่แล้วมักจะมีความหมายเหมือนกัน^{[ 50 ]}

เอ็กโซเมตาโบโลมิกส์ หรือ "ร่องรอยเมตาโบลิก" คือการศึกษาเมตาโบไลต์นอกเซลล์ โดยใช้เทคนิคหลายอย่างจากสาขาย่อยอื่นๆ ของเมตาโบโลมิกส์ และมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพกระบวนการทางชีวภาพ การกำหนด กลไกการออกฤทธิ์ของยาและการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์^{[ 51 ]}

ขั้นตอนการทำงานทั่วไปของการศึกษาเมตาโบโลมิกส์แสดงอยู่ในรูป ขั้นแรก เก็บตัวอย่างจากเนื้อเยื่อ พลาสมา ปัสสาวะ น้ำลาย เซลล์ ฯลฯ ต่อมา สกัดเมตาโบไลต์ โดยมักจะมีการเพิ่มสารมาตรฐานภายในและอนุพันธ์^{[ 40 ]}ในระหว่างการวิเคราะห์ตัวอย่าง จะทำการหาปริมาณเมตาโบไลต์ ( โครมาโทกราฟีของเหลวหรือโครมาโทกราฟีแก๊สร่วมกับ สเปกโทรสโก ปี MSและ/หรือNMR ) ^{[ 52 ]}ข้อมูลดิบที่ได้สามารถนำมาใช้ในการสกัดคุณลักษณะของเมตาโบไลต์และประมวลผลเพิ่มเติมก่อนการวิเคราะห์ทางสถิติ (เช่นการวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก PCA) มีเครื่องมือและซอฟต์แวร์ทางชีวสารสนเทศมากมายที่ใช้ในการระบุความสัมพันธ์กับสภาวะของโรคและผลลัพธ์ กำหนดความสัมพันธ์ที่สำคัญ และกำหนดลักษณะเฉพาะของลายเซ็นเมตาโบลิกด้วยความรู้ทางชีววิทยาที่มีอยู่^{[ 53 ]}

ในขั้นต้น สารวิเคราะห์ในตัวอย่างเมตาโบลิกประกอบด้วยส่วนผสมที่ซับซ้อนมาก ส่วนผสมที่ซับซ้อนนี้สามารถทำให้ง่ายขึ้นก่อนการตรวจวัดโดยการแยกสารวิเคราะห์บางชนิดออกจากสารวิเคราะห์อื่นๆ การแยกสารมีเป้าหมายหลายประการ ได้แก่ สารวิเคราะห์ที่ไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยเครื่องตรวจจับอาจถูกแยกออกในขั้นตอนนี้ ในการวิเคราะห์ด้วย MS การยับยั้งไอออนจะลดลง และเวลาการคงตัวของสารวิเคราะห์จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับเอกลักษณ์ของสารนั้น ขั้นตอนนี้การแยกสารไม่ใช่ขั้นตอนบังคับและมักถูกละเว้นในการวิเคราะห์ด้วย NMR และวิธีการแบบ "shotgun" เช่นshotgun lipidomics

แก๊สโครมาโทกราฟี (GC) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่อกับแมสสเปกโทรเมตรี ( GC-MS ) เป็นเทคนิคการแยกสารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการวิเคราะห์เมตาโบลิก GC ให้ความละเอียดในการแยกสารด้วยโครมาโทกราฟีสูงมาก และสามารถใช้ร่วมกับเครื่องตรวจจับไอออนไนเซชันแบบเปลวไฟ (GC/FID) หรือแมสสเปกโทรเมตรี (GC-MS) วิธีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการระบุและหาปริมาณโมเลกุลขนาดเล็กและระเหยง่าย^{[ 54 ]}อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดในทางปฏิบัติของ GC คือความต้องการการดัดแปลงทางเคมีสำหรับโมเลกุลชีวภาพจำนวนมาก เนื่องจากมีเพียงสารเคมีระเหยง่ายเท่านั้นที่สามารถวิเคราะห์ได้โดยไม่ต้องดัดแปลง ในกรณีที่ต้องการความละเอียดในการแยกสารที่สูงขึ้นสามารถใช้ โครมาโทกราฟีแบบสองมิติ ( GCxGC ) ได้

โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) ได้กลายเป็นเทคนิคการแยกสารที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับการวิเคราะห์เมตาโบลิก ด้วยการเกิดขึ้นของการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสเปรย์ HPLC จึงถูกรวมเข้ากับ MS เมื่อเปรียบเทียบกับGCแล้ว HPLC มีความละเอียดในการแยกสารด้วยโครมาโทกราฟีต่ำกว่า แต่ไม่จำเป็นต้องทำการดัดแปลงโมเลกุลที่มีขั้ว และสามารถแยกโมเลกุลในเฟสของเหลวได้ นอกจากนี้ HPLC ยังมีข้อดีคือสามารถวัดสารวิเคราะห์ได้หลากหลายชนิดมากขึ้นด้วยความไวที่สูงกว่าวิธีการ GC ^{[ 55 ]}

อิเล็กโทรโฟเรซิสแบบแคปิลลารี (CE) มีประสิทธิภาพการแยกตามทฤษฎีสูงกว่า HPLC (แม้ว่าจะต้องใช้เวลานานกว่ามากต่อการแยกแต่ละครั้ง) และเหมาะสมสำหรับการใช้งานกับกลุ่มเมตาบอไลต์ที่หลากหลายกว่า GC เช่นเดียวกับเทคนิคอิเล็กโทรโฟเรซิสทั้งหมด วิธีนี้เหมาะสมที่สุดสำหรับสารวิเคราะห์ที่มีประจุ^{[ 56 ]}

ในการวิเคราะห์มวลสารแบบฉีดตรง (DI-MS) ตัวอย่างจะถูกนำเข้าสู่เครื่องสเปกโตรมิเตอร์โดยตรงและไม่ต้องผ่านขั้นตอนการแยก DI-MS สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์เมตาบอลิซึมของเซลล์เดี่ยวในเซลล์มนุษย์ได้^{[ 57 ]}

แมสสเปกโทรเมตรี (MS) ใช้ในการระบุและหาปริมาณเมตาบอไลต์หลังจากแยกสารด้วยGC , HPLCหรือCE (หากจำเป็น ) GC-MSเป็นเทคนิคแบบผสมผสานแรกที่ถูกพัฒนาขึ้น การระบุสารอาศัยรูปแบบเฉพาะที่สารวิเคราะห์แตกตัว รูปแบบเหล่านี้สามารถคิดได้ว่าเป็นลายนิ้วมือสเปกตรัมมวล มีฐานข้อมูลที่ช่วยในการระบุเมตาบอไลต์ตามรูปแบบการแตกตัว นี้ MS มีความไวสูงและมีความจำเพาะสูงมาก นอกจากนี้ยังมีเทคนิคจำนวนหนึ่งที่ใช้ MS เป็นเทคโนโลยีแบบเดี่ยวๆ กล่าวคือ ตัวอย่างจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องแมสสเปกโทรเมตรีโดยตรงโดยไม่ต้องแยกสารก่อน และ MS จะให้ความสามารถในการเลือกจำเพาะที่เพียงพอทั้งในการแยกและตรวจจับเมตาบอไลต์

สำหรับการวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโทรเมตรี สารวิเคราะห์จะต้องได้รับประจุและถ่ายโอนไปยังเฟสแก๊สการแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กตรอน (EI) เป็นเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนที่ใช้กันทั่วไปในการแยก GC เนื่องจากสามารถทำได้ที่ความดันต่ำ EI ยังทำให้เกิดการแตกตัวของสารวิเคราะห์ ซึ่งให้ข้อมูลโครงสร้างในขณะที่เพิ่มความซับซ้อนของข้อมูลและอาจบดบังไอออนโมเลกุลการแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีที่ความดันบรรยากาศ (APCI) เป็นเทคนิคที่ความดันบรรยากาศซึ่งสามารถนำไปใช้กับเทคนิคการแยกทั้งหมดข้างต้นได้ APCI เป็นวิธีการแตกตัวเป็นไอออนในเฟสแก๊ส ซึ่งให้การแตกตัวเป็นไอออนที่รุนแรงกว่า ESI เล็กน้อย ซึ่งเหมาะสำหรับสารประกอบที่มีขั้วน้อยกว่า การแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กโทรสเปรย์ (ESI) เป็นเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนที่ใช้กันทั่วไปใน LC/MS/MS โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแมสสเปกโทรเมตรีแบบควอดรูโพลสามตัว ซึ่งสามารถทำการตรวจสอบปฏิกิริยาหลายรายการ (MRM) หรือ MRM แบบไม่กำหนดเป้าหมาย^{[ 58 ]} ได้ การแตกตัว เป็นไอออนแบบอ่อนนี้ประสบความสำเร็จมากที่สุดสำหรับโมเลกุลที่มีขั้วที่มีหมู่ฟังก์ชันที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ อีกหนึ่งเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนแบบอ่อนที่นิยมใช้กันคือการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสถิตแบบทุติยภูมิ (SESI )

ในช่วงทศวรรษ 2000 การวิเคราะห์มวลแบบพื้นผิวกลับมาได้รับความนิยมอีกครั้ง โดยเทคโนโลยี MS ใหม่ๆ มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความไว ลดพื้นหลัง และลดขั้นตอนการเตรียมตัวอย่าง ความสามารถในการวิเคราะห์เมตาบอไลต์โดยตรงจากของเหลวชีวภาพและเนื้อเยื่อยังคงเป็นความท้าทายสำหรับเทคโนโลยี MS ในปัจจุบัน ส่วนใหญ่เป็นเพราะข้อจำกัดที่เกิดจากความซับซ้อนของตัวอย่างเหล่านี้ ซึ่งมีเมตาบอไลต์หลายพันถึงหลายหมื่นชนิด เทคโนโลยีที่กำลังพัฒนาเพื่อแก้ไขความท้าทายนี้ ได้แก่ Nanostructure-Initiator MS (NIMS) ^{[ 59 ] [ 60 ]}ซึ่งเป็นวิธีการดูดซับ/ไอออนไนซ์ที่ไม่ต้องใช้เมทริกซ์ จึงช่วยอำนวยความสะดวกในการระบุโมเลกุลขนาดเล็ก (เช่น เมตาบอไลต์) นอกจากนี้ยังมีการใช้ MALDIด้วย อย่างไรก็ตาม การใช้เมทริกซ์ MALDI อาจเพิ่มพื้นหลังจำนวนมากที่< 1000 Daซึ่งทำให้การวิเคราะห์ช่วงมวลต่ำ (เช่น เมตาบอไลต์) ซับซ้อนขึ้น นอกจากนี้ ขนาดของผลึกเมทริกซ์ที่ได้ยังจำกัดความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สามารถทำได้ในการสร้างภาพเนื้อเยื่อ เนื่องจากข้อจำกัดเหล่านี้ จึงมีการนำวิธีการดูดซับ/การแตกตัวเป็นไอออนแบบปราศจากเมทริกซ์อื่นๆ มาใช้ในการวิเคราะห์ของเหลวชีวภาพและเนื้อเยื่อ

สเปกโทรเมตรีมวลไอออนทุติยภูมิ (SIMS) เป็นหนึ่งในวิธีแรกๆ ที่ใช้การดูดซับ/การแตกตัวเป็นไอออนโดยไม่ใช้เมทริกซ์ในการวิเคราะห์เมตาบอไลต์จากตัวอย่างทางชีวภาพ SIMS ใช้ลำแสงไอออนปฐมภูมิพลังงานสูงในการดูดซับและสร้างไอออนทุติยภูมิจากพื้นผิว ข้อได้เปรียบหลักของ SIMS คือความละเอียดเชิงพื้นที่สูง (เล็กถึง 50 นาโนเมตร) ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่ทรงพลังสำหรับการสร้างภาพเนื้อเยื่อด้วย MS อย่างไรก็ตาม SIMS ยังไม่ได้รับการนำไปใช้ในการวิเคราะห์ของเหลวชีวภาพและเนื้อเยื่ออย่างแพร่หลาย เนื่องจากความไวที่จำกัดที่>500 Daและการแตกตัวของสารวิเคราะห์ที่เกิดจากลำแสงไอออนปฐมภูมิพลังงานสูงการแตกตัวเป็นไอออนด้วยการพ่นละอองไฟฟ้าแบบดูดซับ (DESI) เป็นเทคนิคที่ไม่ใช้เมทริกซ์สำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างทางชีวภาพที่ใช้การพ่นละอองตัวทำละลายที่มีประจุเพื่อดูดซับไอออนจากพื้นผิว ข้อดีของ DESI คือไม่จำเป็นต้องใช้พื้นผิวพิเศษ และการวิเคราะห์จะดำเนินการที่ความดันบรรยากาศโดยสามารถเข้าถึงตัวอย่างได้อย่างเต็มที่ในระหว่างการเก็บข้อมูล ข้อจำกัดของ DESI คือความละเอียดเชิงพื้นที่เนื่องจากการ "โฟกัส" การพ่นละอองตัวทำละลายที่มีประจุนั้นทำได้ยาก อย่างไรก็ตาม การพัฒนาล่าสุดที่เรียกว่าlaser ablation ESI (LAESI) เป็นแนวทางที่น่าสนใจในการเอาชนะข้อจำกัดนี้ ล่าสุด เทคนิคการดักจับไอออน เช่นorbitrap mass spectrometry ก็ถูกนำมาใช้ในการวิจัยเมตาโบโลมิกส์ด้วย^{[ 61 ]}

สเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR)เป็นเทคนิคการตรวจจับเพียงอย่างเดียวที่ไม่ต้องอาศัยการแยกสารวิเคราะห์ และสามารถนำตัวอย่างกลับมาใช้ใหม่สำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติมได้ สามารถวัดเมตาบอไลต์โมเลกุลขนาดเล็กทุกชนิดได้พร้อมกัน ในแง่นี้ NMR จึงใกล้เคียงกับเครื่องตรวจจับสากล ข้อดีหลักของ NMR คือความสามารถในการทำซ้ำของการวิเคราะห์สูงและความง่ายในการเตรียมตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ NMR มีความไวค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเทคนิคที่ใช้แมสสเปกโทรเมตรี^{[ 62 ] [ 63 ]}

แม้ว่า NMR และ MS จะเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบันสำหรับการตรวจจับ แต่ก็ยังมีวิธีการอื่นๆ ที่ใช้อยู่ ได้แก่^Fourier -transform ion cyclotron resonance [ ^{64 ] ion} -mobility spectrometry [ ^{65 ]}การตรวจจับด้วยไฟฟ้าเคมี (ร่วมกับ HPLC) Raman spectroscopyและ radiolabel (เมื่อรวมกับ thin-layer chromatography)

ข้อมูลที่สร้างขึ้นในเมตาโบโลมิกส์มักประกอบด้วยการวัดที่ดำเนินการกับผู้ถูกทดลองภายใต้เงื่อนไขต่างๆ การวัดเหล่านี้อาจเป็นสเปกตรัมดิจิทัล หรือรายการคุณลักษณะของเมตาโบไลต์ ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด จะสร้างเมทริกซ์ที่มีแถวที่สอดคล้องกับผู้ถูกทดลองและคอลัมน์ที่สอดคล้องกับคุณลักษณะของเมตาโบไลต์ (หรือในทางกลับกัน) ^{[ 8 ]}ปัจจุบันมีโปรแกรมทางสถิติหลายโปรแกรมที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล NMR และแมสสเปกโทรเมตรีมีซอฟต์แวร์ฟรีจำนวนมากที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลเมตาโบโลมิกส์ดังแสดงในตาราง เครื่องมือทางสถิติบางอย่างที่ระบุไว้ในตารางได้รับการออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล NMR และยังมีประโยชน์สำหรับข้อมูล MS ด้วย^{[ 66 ]}สำหรับข้อมูลแมสสเปกโทรเมตรี มีซอฟต์แวร์ที่ระบุโมเลกุลที่แตกต่างกันในกลุ่มผู้ถูกทดลองโดยพิจารณาจากค่ามวลต่อประจุ และบางครั้งเวลาการคงอยู่ขึ้นอยู่กับการออกแบบการทดลอง^{[ 67 ]}

เมื่อกำหนดเมทริกซ์ข้อมูลเมตาโบไลต์แล้ว สามารถใช้เทคนิคการลดข้อมูลแบบไม่กำกับดูแล (เช่น PCA) เพื่อชี้แจงรูปแบบและความเชื่อมโยง ในการศึกษาหลายๆ ครั้ง รวมถึงการศึกษาที่ประเมินความเป็นพิษของยาและแบบจำลองโรคบางแบบ เมตาโบไลต์ที่สนใจจะไม่เป็นที่รู้จักล่วงหน้าทำให้วิธีการแบบไม่กำกับดูแล ซึ่งไม่มีข้อสมมติฐานล่วงหน้าเกี่ยวกับการเป็นสมาชิกของกลุ่ม เป็นตัวเลือกแรกที่ได้รับความนิยม วิธีการที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่การวิเคราะห์ส่วนประกอบหลัก (PCA) ซึ่งสามารถลดมิติของชุดข้อมูลให้เหลือเพียงไม่กี่มิติที่อธิบายความแปรผันได้มากที่สุด^{[ 39 ]}เมื่อวิเคราะห์ในพื้นที่ PCA ที่มีมิติต่ำกว่า จะสามารถตรวจพบการจัดกลุ่มตัวอย่างที่มีลายนิ้วมือเมตาโบลิกที่คล้ายกันได้ อัลกอริทึม PCA มีเป้าหมายที่จะแทนที่ตัวแปรที่สัมพันธ์กันทั้งหมดด้วยตัวแปรที่ไม่สัมพันธ์กันจำนวนน้อยกว่ามาก (เรียกว่าส่วนประกอบหลัก (PCs)) และเก็บรักษาข้อมูลส่วนใหญ่ไว้ในชุดข้อมูลดั้งเดิม^{[ 68 ]}การจัดกลุ่มนี้สามารถชี้แจงรูปแบบและช่วยในการกำหนดตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรค ซึ่งเป็นเมตาโบไลต์ที่สัมพันธ์กับการเป็นสมาชิกของกลุ่มมากที่สุด

แบบจำลองเชิงเส้นมักใช้กับข้อมูลเมตาโบโลมิกส์ แต่ได้รับผลกระทบจาก ความสัมพันธ์ เชิงเส้นหลาย ตัวแปร ในทางกลับกันสถิติหลายตัวแปรเป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมสำหรับข้อมูลเมตาโบโลมิกส์ที่มีมิติสูงและมีความสัมพันธ์กัน ซึ่งวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือการถดถอยแบบ Projection to Latent Structures (PLS)และเวอร์ชันการจำแนกประเภท PLS-DA วิธี การขุดข้อมูล อื่นๆ เช่นrandom forest , support-vector machinesเป็นต้น ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลเมตาโบโลมิกส์แบบไม่เจาะจงเป้าหมาย^{[ 69 ]}ในกรณีของวิธีการแบบตัวแปรเดียว ตัวแปรจะถูกวิเคราะห์ทีละตัวโดยใช้เครื่องมือทางสถิติแบบคลาสสิก (เช่นการทดสอบ t ของนักเรียน , ANOVAหรือแบบจำลองผสม) และเฉพาะตัวแปรที่มีค่า p เล็กเพียงพอเท่านั้นที่จะถือว่ามีความเกี่ยวข้อง^{[ 38 ]}อย่างไรก็ตาม ควรใช้กลยุทธ์การแก้ไขเพื่อลดการค้นพบที่ผิดพลาดเมื่อ มี การเปรียบเทียบหลายครั้งเนื่องจากไม่มีวิธีการมาตรฐานในการวัดปริมาณเมตาโบไลต์ทั้งหมดโดยตรงในเมตาโบโลมิกส์แบบไม่เจาะจงเป้าหมาย^{[ 70 ]}สำหรับการวิเคราะห์หลายตัวแปรควรทำการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์สามารถสรุปได้โดยทั่วไป

การเรียนรู้ของเครื่องเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถใช้ในการวิเคราะห์เมตาโบโลมิกส์ได้ เมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาซอฟต์แวร์ทำนายเวลาการคงอยู่ เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการทำนายเวลาการคงอยู่ของโมเลกุลขนาดเล็กในสารผสมที่ซับซ้อน เช่น พลาสมาของมนุษย์ สารสกัดจากพืช อาหาร หรือวัฒนธรรมจุลินทรีย์ การทำนายเวลาการคงอยู่ช่วยเพิ่มอัตราการระบุในโครมาโทกราฟีของเหลวและสามารถนำไปสู่การตีความทางชีววิทยาที่ดีขึ้นของข้อมูลเมตาโบโลมิกส์^{[ 71 ]}

การประเมิน ความเป็นพิษ / พิษวิทยาโดยการวิเคราะห์โปรไฟล์เมตาบอลิซึม (โดยเฉพาะตัวอย่างปัสสาวะหรือพลาสมาในเลือด) ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาที่เกิดจากการได้รับสารพิษจากสารเคมี (หรือส่วนผสมของสารเคมี) ในหลายกรณี การเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้อาจเกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการเฉพาะ เช่น รอยโรคเฉพาะในตับหรือไต ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อบริษัทเภสัชกรรมที่ต้องการทดสอบความเป็นพิษของยา ที่อาจเป็นไปได้ หากสามารถกำจัดสารประกอบออกไปก่อนที่จะถึงการทดลองทางคลินิกเนื่องจากความเป็นพิษที่ไม่พึงประสงค์ จะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายมหาศาลของการทดลองได้^{[ 50 ]}

สำหรับการศึกษาจีโนมเชิงฟังก์ชันเมตาโบโลมิกส์เป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมในการระบุฟีโนไทป์ที่เกิดจากการดัดแปลงทางพันธุกรรม เช่น การลบหรือการแทรกยีน บางครั้งนี่ก็เป็นเป้าหมายที่เพียงพอแล้ว เช่น การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ในพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ตั้งใจไว้สำหรับการบริโภคของมนุษย์หรือสัตว์ สิ่งที่น่าตื่นเต้นกว่าคือโอกาสในการทำนายหน้าที่ของยีน ที่ไม่รู้จัก โดยการเปรียบเทียบกับการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมที่เกิดจากการลบ/การแทรกยีนที่รู้จัก ความก้าวหน้าดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะมาจากสิ่งมีชีวิตต้นแบบเช่นSaccharomyces cerevisiaeและArabidopsis thaliana ห้องปฏิบัติการ Cravattที่สถาบันวิจัย Scrippsได้นำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้กับระบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เมื่อไม่นานมานี้ โดยระบุว่า N -acyltaurines เป็นสารตั้งต้นภายในร่างกายที่ไม่เคยมีการระบุมาก่อนสำหรับเอนไซม์fatty acid amide hydrolase (FAAH) และ monoalkylglycerol ethers (MAGEs) เป็นสารตั้งต้นภายในร่างกายสำหรับเอนไซม์hydrolase KIAA1363 ที่ไม่เคยมีการระบุมา ก่อน^{[ 72 ] [ 73 ]}

เมตาโบโลจีโนมิกส์เป็นแนวทางใหม่ในการบูรณาการข้อมูลเมตาโบโลมิกส์และจีโนมิกส์โดยการเชื่อมโยงเมตาโบไลต์ที่ส่งออกโดยจุลินทรีย์กับยีนสังเคราะห์ทางชีวภาพที่คาดการณ์ไว้^{[ 74 ]}วิธีการจับคู่ตามข้อมูลชีวสารสนเทศนี้ช่วยให้สามารถค้นพบผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติในวงกว้างขึ้นโดยการปรับปรุงการวิเคราะห์เมตาโบโลมิกส์แบบไม่เจาะจงเป้าหมายเพื่อระบุโมเลกุลขนาดเล็กที่มีการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้อง และมุ่งเน้นไปที่โมเลกุลเหล่านั้นที่อาจไม่มีโครงสร้างที่เป็นที่รู้จักมาก่อน

ฟลักโซมิกส์เป็นการพัฒนาต่อยอดจากเมตาโบโลมิกส์ ข้อเสียของเมตาโบโลมิกส์คือให้ข้อมูลเพียงปริมาณหรือความเข้มข้นของสารเมตาโบไลต์เท่านั้น ในขณะที่ฟลักโซมิกส์สามารถระบุอัตราการเกิดปฏิกิริยาของกระบวนการเมตาบอลิซึมและติดตามการเปลี่ยนแปลงของสารเมตาโบไลต์ในระบบชีวภาพได้ตลอดเวลา

โภชนาการเชิงจีโนมิกส์เป็นคำทั่วไปที่เชื่อมโยงจีโนมิกส์ ทรานสคริปโตมิกส์ โปรตีโอมิกส์ และเมตาโบโลมิกส์เข้ากับโภชนาการของมนุษย์ โดยทั่วไป ในของเหลวในร่างกาย เมตาโบโลมจะได้รับอิทธิพลจากปัจจัยภายใน เช่น อายุ เพศ องค์ประกอบของร่างกาย และพันธุกรรม รวมถึงพยาธิสภาพพื้นฐาน จุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่ยังเป็นปัจจัยรบกวนที่มีศักยภาพอย่างมากต่อโปรไฟล์เมตาโบลิก และสามารถจัดประเภทเป็นปัจจัยภายในหรือภายนอกได้ ปัจจัยภายนอกหลักคืออาหารและยา อาหารสามารถแบ่งออกเป็นสารอาหารและสารที่ไม่ใช่สารอาหาร เมตาโบโลมิกส์เป็นวิธีการหนึ่งในการกำหนดจุดสิ้นสุดทางชีวภาพ หรือลายนิ้วมือเมตาโบลิก ซึ่งสะท้อนถึงความสมดุลของแรงทั้งหมดเหล่านี้ที่มีต่อการเผาผลาญของแต่ละบุคคล^{[ 75 ] [ 76 ]}ด้วยการลดต้นทุนเมื่อเร็วๆ นี้ เมตาโบโลมิกส์จึงสามารถเข้าถึงได้สำหรับสัตว์เลี้ยง เช่น สุนัขตั้งครรภ์^{[ 77 ] [ 78 ]}

โวลาโตโลมิกส์เป็นสาขาที่พัฒนาต่อยอดมาจากเมตาโบโลมิกส์ ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับสารประกอบ อินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ที่ปล่อยออกมาจากระบบชีวภาพ

เมตาโบโลมิกส์ของพืชได้รับการออกแบบมาเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงโดยรวมของเมตาโบไลต์ในตัวอย่างพืช จากนั้นจึงดำเนินการขุดข้อมูลเชิงลึกและการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงสถิติ เมตาโบไลต์เฉพาะถือเป็นส่วนประกอบของระบบป้องกันของพืชที่สังเคราะห์ขึ้นเพื่อตอบสนองต่อความเครียดทางชีวภาพและทางกายภาพ^{[ 79 ]}แนวทางเมตาโบโลมิกส์เพิ่งถูกนำมาใช้เพื่อประเมินความแปรปรวนตามธรรมชาติของปริมาณเมตาโบไลต์ระหว่างพืชแต่ละต้น ซึ่งเป็นแนวทางที่มีศักยภาพสูงในการปรับปรุงคุณภาพองค์ประกอบของพืชผล^{[ 80 ]}

• เอพิเจโนมิกส์
• ฟลักโซมิกส์
• จีโนมิกส์
• ลิปิดโอมิกส์
• ระบาดวิทยาโมเลกุล
• เวชศาสตร์โมเลกุล
• พยาธิวิทยาโมเลกุล
• การแพทย์แม่นยำ
• โปรตีโอมิกส์
• ทรานสคริปโตมิกส์
• XCMS Onlineคือซอฟต์แวร์ชีวสารสนเทศที่ออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติของข้อมูลแมสสเปกโทรเมตรี

ค้นหาคำว่า "เมตาโบโลมิกส์"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

Wikibooks มีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อ: เมตาโบโลมิกส์

• ฐานข้อมูลเมตาโบไลต์ของมนุษย์ (HMDB)
• เมทลิน
• เอ็กซ์ซีเอ็มเอส
• แอลซีเอ็มสแตทส์
• เมตาโบไลท์
• กลุ่มความร่วมมือด้านเมตาโบลิกส์ของกองทุนร่วม NIH
• เวิร์กเบนช์เมตาโบโลมิกส์
• ฐานข้อมูลเมตาโบโลมของ Golm
• เมตาโบโลน