代谢组学研究常面临一个核心挑战：如何兼顾非靶的广度与靶向的准度？广泛靶向代谢组（widely-targeted metabolomics）正是兼具两者优势的技术方案，它将非靶向代谢组的“广泛性”和靶向代谢组的“准确性”相结合，可一次性完成对生物样本中上千种代谢物的定性定量，为复杂样品的检测提供了更高效的方法。
PRM技术在靶向代谢组中的崛起
在代谢组学研究中，多重反应监测（Multiple Reaction Monitoring，MRM）一直被视作靶向定量分析的“金标准”。该技术基于三重四极杆（Triple Quadrupole, QqQ），通过预设母离子与特定的子离子进行信号采集，展现出极高的检测灵敏度与良好的重复性，已成为靶向代谢物定量的核心手段。
平行反应监测（Parallel Reaction Monitoring, PRM）的引入，为靶向代谢分析带来了新的思路。该技术在选定母离子后，同时采集所有碎片离子信息，这使得每个代谢物通常能匹配至少2个及以上的碎片离子，实现同步定性定量。在复杂样本中，PRM模式可有效减少信号干扰、提升数据的可信度，使靶向检测既“准”又“稳”，非常适合复杂基质样本的代谢研究。
图1. 两种采集模式示意图
注：（上图）为PRM技术原理示意图，（下图）为MRM技术原理示意图。图中大圈代表母离子，小圈代表子离子。
那么，PRM采集模式在实际研究中究竟能带来怎样的提升？以下两个案例将从植物激素检测与药物定量分析两方面，展示PRM在复杂样本中的出色表现。
案例一：PRM提升植物激素检测的灵敏度
细胞分裂素是一类结构高度相似、在植物体内以痕量存在的关键激素，传统基于三重四极杆的MRM方法在区分其结构类似物时存在明显局限性。为解决这一技术瓶颈，Kisiala等人基于UHPLC-Q-Exactive Orbitrap质谱平台，建立了定量PRM分析方法，成功实现了32种细胞分裂素在多种生物样本（包括拟南芥、大豆、褐藻及大肠杆菌）中的精准定性与定量。该方法在多项关键性能指标上表现优异（表1）。在灵敏度方面，大多数细胞分裂素的检出限低于10 pg/mL，整体检测能力达飞摩尔级别，优于以往MRM方法的检测水平；其中异戊烯基腺嘌呤（iP）的灵敏度最为突出，其检出限为1.0 pg/mL（0.1 fmol），定量限为3.2 pg/mL（0.4 fmol）。在方法稳定性方面，日内与日间精密度的RSD分别介于0.57%–8.69%与0.72%–11.33%之间，所有RSD值均低于15%，证实了方法具备优异的分析重复性。该研究首次在Orbitrap质谱平台上建立了针对32种细胞分裂素的PRM检测方法，凸显了PRM技术在复杂基质痕量分析中高精密度、高灵敏度的定量优势，为植物激素研究的精准检测提供了可靠的技术平台。
表1. 细胞分裂素PRM定量分析的决定系数（R²）、检出限（LOD）、定量限（LOQ）与精密度
案例二：PRM在复杂基质中展现更高准确性与抗干扰性
Chernonosov等人在药物研究中，基于UHPLC-Q-Orbitrap MS/MS平台对PRM与MRM两种采集模式进行了直接比较。对同批人血浆样本中Tecovirimat (ST-246) 的平行检测结果显示：PRM与MRM方法所测定浓度平均比值为1.24（即PRM结果平均高出约24%）（图2），研究人员推测，这种原因是由于应用不同的质谱技术引起的。此外，他们认为血浆基质中也可能存在的干扰物质，这些干扰物与ST-246的质荷比相似，在分辨率有限的MRM方法下难以被完全区分，而PRM技术能够有效识别并排除此类基质干扰。该研究证实，PRM在复杂基质中具备更优的抗干扰能力与检测准确性，能够更有效地降低背景噪声。
图2. PRM与MRM方法所测定浓度比值
注：黑色实线表示1.24的平均比值，虚线代表95%置信区间范围。
通过上述两项研究可以看到，PRM不仅在灵敏度与分辨率上显著优于传统MRM，更能在复杂生物样本中保持高准确性。逐渐成为代谢组学检测分析的重要技术手段，为植物、动物及医学研究提供更精准、更高效的检测。
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参考文献：
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Zhou, J.; Yin, Y. Strategies for large-scale targeted metabolomics quantification by liquid chromatography-mass spectrometry. Analyst 2016, 141, 6362–6373. https://doi.org/10.1039/C6AN01753C
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Kisiala, A.; Kambhampati, S.; Stock, N. L.; Aoki, M.; Emery, R. J. N. Quantification of Cytokinins Using High-Resolution Accurate-Mass Orbitrap Mass Spectrometry and Parallel Reaction Monitoring (PRM). Analytical Chemistry 2019, 91 (23), 15049–15056. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b03728
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Chernonosov, A. A.; Oleinik, G. A.; Koval, V. V. Application of Parallel Reaction Monitoring to the Development and Validation of a Quantitative Assay for ST‑246 in Human Plasma. International Journal of Molecular Sciences 2022, 23 (14), 8021. https://doi.org/10.3390/ijms23148021