在以前的药物研发模式中，主要遵循"一个药物、一个基因、一种疾病"的模式，这是导致70%的新药在临床试验失败的主要原因。实际上，临床上的多种慢性病如肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病等都是多基因、多因素作用的疾病，仅根据单一作用靶点难以达到良好治疗的效果。以肿瘤的发生为例:形成一个立方厘米的实体瘤需要10年的时间，经过6大步骤:克服凋亡、抑制衰老(无限增殖)、分泌自我增殖信号、对生长信号不敏感、血管新生和侵袭，其中有大量的基因和蛋白参与作用。
基于网络药理学形成药物分子设计新模式，是发展创新药物的重要途径。
代谢组学的研究方法与蛋白质组学的方法类似，通常有两种方法。一种方法称作代谢物指纹分析（metabolomic fingerprinting），采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）的方法，比较不同血样中各自的代谢产物以确定其中所有的代谢产物。从本质上来说，代谢指纹分析涉及比较不同个体中代谢产物的质谱峰，最终了解不同化合物的结构，建立一套完备的识别这些不同化合物特征的分析方法。另一种方法是代谢轮廓分析（metabolomic profiling）,研究人员假定了一条特定的代谢途径，并对此进行更深入的研究。
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