代謝組學(xué)是研究關(guān)于生物體被擾動后(如基因的改變或環(huán)境變化后)其代謝產(chǎn)物(內(nèi)源性代謝物質(zhì))種類、數(shù)量及其變化規(guī)律的科學(xué)。代謝組學(xué)著重研究的是生物整體、組織的內(nèi)源性代謝物質(zhì)的代謝途徑及其所受內(nèi)在或者外在因素的影響及隨時(shí)間變化的規(guī)律。代謝組學(xué)通過揭示內(nèi)在和外在因素影響下代謝整體的變化軌跡來反映某種病理生理過程中所發(fā)生的一系列生物事件。代謝組學(xué)在系統(tǒng)生物學(xué)的末端。以人體為例,對基因序列信息研究是基因組學(xué)的范疇。轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究基因在外在或內(nèi)在環(huán)境刺激下不同的表達(dá)。基因信息翻譯成蛋白質(zhì)后,各種蛋白的形狀、功能、相互關(guān)系是蛋白組學(xué)的研究范疇。各種營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過人體的消化、代謝后的代謝物,就是代謝組學(xué)的研究范圍。為什么選擇代謝組學(xué)作為科研技術(shù)手段?浙江LC-MS/MS非靶向脂質(zhì)組學(xué)定性分析
代謝組學(xué)概念:代謝組學(xué)主要研究的是作為各種代謝路徑的底物和產(chǎn)物的小分子代謝物(MW<1000)。 在食品安全領(lǐng)域,利用代謝組學(xué)工具發(fā)現(xiàn)農(nóng)獸藥等在動植物體內(nèi)的相關(guān)生物標(biāo)志物也是一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。其樣品主要是動植物的細(xì)胞和組織的提取液。主要技術(shù)手段是核磁共振(NMR),質(zhì)譜(MS),色譜(HPLC,GC),其中以NMR為主。通過檢測一系列樣品的NMR 譜圖,再結(jié)合模式識別方法,可以判斷出生物體的病理生理狀態(tài),并有可能找出與之相關(guān)的生物標(biāo)志物(biomarker)。北京代謝組學(xué)應(yīng)用代謝組學(xué)主要研究的是作為各種代謝路徑的底物和產(chǎn)物的小分子代謝物(MW<1000)。
代謝組學(xué)疾病診斷應(yīng)用:與基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)相比, 代謝組學(xué)的研究側(cè)重于相關(guān)特定組分的共性,是要涉及研究每一個(gè)代謝組分的共性、特性和規(guī)律,目前據(jù)此目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。盡管充滿了挑戰(zhàn),研究人員仍然堅(jiān)信,與基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)相比,代謝組學(xué)與生理學(xué)的聯(lián)系更加緊密。疾病導(dǎo)致機(jī)體病理生理過程變化,引起代謝產(chǎn)物發(fā)生相應(yīng)的改變,通過對某些代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析,并與 正常人的代謝產(chǎn)物比較,尋找疾病的生物標(biāo)記物,將提供一種較好的疾病診斷方法。
靶向代謝組學(xué)分析成功的關(guān)鍵因素是準(zhǔn)確度、高通量和可靠性。靶向代謝組學(xué)鑒定一般采用 GC/MS 系統(tǒng)的選擇性離子監(jiān)測 (SIM),或在三重串聯(lián)四極桿 LC/MS 系統(tǒng)上用多反應(yīng)離子監(jiān)測 (MRM) 進(jìn)行靶向 MS/MS。SIM 比全掃描圖譜采集具有更高的靈敏度,在單四極桿質(zhì)譜中,這種靈敏度增強(qiáng)的原因是延長了所選擇離子的采集時(shí)間。因?yàn)楸O(jiān)測的是一個(gè)很小的質(zhì)量窗口,所以質(zhì)量色譜圖只表示對極為特定質(zhì)量的檢測。在大多數(shù)情況下,靈敏度可以提高 10 倍。MRM 是進(jìn)行質(zhì)譜定量的選擇方法,與 SIM 相比更為靈敏、更加特異??梢援a(chǎn)生獨(dú)特的碎片離子,可對非常復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)化合物進(jìn)行監(jiān)測和定量。代謝組學(xué)的研究介于基因、蛋白質(zhì)和細(xì)胞、組織之間。
代謝組學(xué)如何控制臨床樣本的質(zhì)量?對于臨床的樣本建議每組比較低的25個(gè)生物學(xué)重復(fù),達(dá)到30例以上比較好。因?yàn)榕R床樣本受外界環(huán)境和遺傳背景影響較大,需要很多生物學(xué)重復(fù)來消除這些外在影響。此外,在樣本收集過程中,應(yīng)保持收養(yǎng)的時(shí)間段和操作程序盡可能一致。代謝組學(xué)樣本收集取樣基本原則:表示性和一致性:驗(yàn)組與對照組樣本在取材部位、時(shí)間處理等方面盡可能保持一致,從而保證實(shí)驗(yàn)的可信度;迅速性:操作過程迅速,很大限度縮短樣本采集到實(shí)驗(yàn)的時(shí)間;低溫原則:所有樣本離體后,分離步驟應(yīng)在4℃或冰上進(jìn)行,分離好的樣本立即存于-80℃,以免樣本產(chǎn)生進(jìn)一步代謝活動。與基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)相比,代謝組學(xué)將在臨床上發(fā)揮更大的作用。江蘇LC-MS/MS非靶向脂質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域
代謝組學(xué)研究對象大都是相對分子質(zhì)量1000以內(nèi)的小分子物質(zhì)。浙江LC-MS/MS非靶向脂質(zhì)組學(xué)定性分析
代謝組學(xué)疾病診斷應(yīng)用: 代謝組學(xué)研究人員已經(jīng)對此進(jìn)行了研究。新生兒是否缺失酶基因,可以在出生時(shí)就檢測出來??蓹z測出包括涉及合成途徑中的基本成分(如氨基酸)的酶。酶缺失的結(jié)果就是相應(yīng)的代謝產(chǎn)物過少或過多。尿癥(PKU)是一種常見的嬰兒疾病。這種疾病是由于缺失將苯丙氨酸水解成酪氨酸所必須的苯丙氨酸水解酶基因,導(dǎo)致血液中苯丙氨酸累積造成的。若是不能及時(shí)檢測出這種天生的代謝缺乏,在嬰兒出生后九個(gè)月內(nèi),就會引起無法挽救的大腦損傷。這種疾病通過簡單的血樣和尿素化驗(yàn)就可以確診。而血樣和尿素化驗(yàn)以后也將成為代謝指紋研究方法的一部分。像尿癥那樣的疾病,研究人員正試圖從疾病的生物化學(xué)基礎(chǔ)著手,而不是只有檢測生物標(biāo)記物。他們希望通過代謝組學(xué),可以找到更好的方法去治這些疾病。浙江LC-MS/MS非靶向脂質(zhì)組學(xué)定性分析