代谢组学是分析化学、生物化学以及生物信息学等领域交叉形成的一门新兴组学技术。始于上世纪六十年代的新生儿疾病筛查是小分子生物标志物用于临床诊断的成功案例，并为代谢组学的发展及其临床应用奠定了重要基础。因为灵敏度高、专属性强、高通量和检测动态范围宽等特点，质谱及其色质联用技术在代谢组学研究中的应用范围不断扩大，并从2005年起超过NMR技术成为最广泛的代谢组学分析手段。随着代谢组学的深入研究，发现大量与疾病相关的小分子生物标志物，并通过对其代谢途径的考察，对疾病的发病机制以及临床诊疗有了新的认识和分子基础；同时研究表明个体化的代谢表型结合其基因表达，有望推动精准医学的发展及其个体化诊疗的应用进程。另外，质谱成像作为新型分子影像技术已在临床医学、药学等领域显示出巨大的应用前景。这些年来，本课题组基于质谱技术，构建了全面、系统、完整的代谢组学分析技术平台与研究体系，并与临床医院紧密合作，发现了一批与食管癌、肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤诊断或疗效评价密切相关的潜在小分子生物标志物(组)，为其临床早期诊断、预后及疗效评价等提供了重要的分子基础。进一步将自主研发的新型敞开式质谱分子成像技术(AFAI-MSI)与代谢组学方法相结合，发展了免标记、高灵敏、宽覆盖的成像代谢组学分析新方法，并成功应用于候选新药的原位表征与作用机制、肿瘤生物标志物的原位筛查及免标记分子病理诊断的研究。运用本方法发现与候选新药作用机理或调控作用密切相关的功能小分子，为阐明药物的药效及毒理作用机制提供整体、全面、原位的分子信息和全新的研究视角。此外，实现了肿瘤原位生物标志物的发现与筛查，获得肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤的分类、分型及分化程度等重要信息，表明AFAI-MSI技术有望发展成为一种新型的免标记分子病理诊断方法。因此，质谱技术作为强有力的分析手段，并随着代谢组学以及其他组学技术的深入研究与交叉整合，相信将极大地推动精准医学及其个体化诊疗的发展。