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代謝組學(xué)
技術(shù)背景
代謝組學(xué)是系統(tǒng)生物學(xué)的有機(jī)組成部分。代謝組學(xué)旨在對(duì)生物體內(nèi)所有代謝物進(jìn)行定量分析，并尋找代謝物與生理病理變化的相對(duì)關(guān)系。代謝組學(xué)的研究對(duì)象大都是相對(duì)分子質(zhì)量小于1000小分子物質(zhì)，它們參與到生物體的新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育的方方面面，是生物現(xiàn)象的產(chǎn)物。
現(xiàn)在多數(shù)信號(hào)通路的研究都是集中在代謝網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)很小的領(lǐng)域?；蚪M學(xué)、蛋白組學(xué)研究已經(jīng)揭示了部分調(diào)節(jié)通路，相比基因組和蛋白組的研究，代謝組學(xué)研究具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：1. 基因和蛋白表達(dá)的微小變化可通過代謝酶的催化反應(yīng)在代謝物上得以放大，從而使檢測(cè)和分析更加容易；2. 代謝物的變化除了反應(yīng)基因組變化外，還受到環(huán)境因素、腸道菌群的影響，其動(dòng)態(tài)性更強(qiáng)，對(duì)生物體變化的反映更加靈敏（如上圖）；3. 代謝反應(yīng)及終產(chǎn)物在各個(gè)物種的生物體系中都是類似的，因此，代謝組學(xué)方法學(xué)通用性更強(qiáng)；4. 代謝組學(xué)的技術(shù)不需建立全基因組測(cè)序及大量表達(dá)序列數(shù)據(jù)庫(kù)，直接對(duì)幾乎可以對(duì)所有樣本類型進(jìn)行檢測(cè)，包括全血、血漿/血清、組織、細(xì)胞、細(xì)胞培養(yǎng)上清、尿液、糞便、食物、唾液、腦脊液、脂肪等。
非靶標(biāo)代謝組學(xué)
非靶向代謝組學(xué)重點(diǎn)區(qū)分實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間顯著變化的代謝特征，并鑒定代謝特征的化學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而解釋所發(fā)現(xiàn)的代謝物及其代謝通路與生命過程或生命狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)。非靶向代謝組學(xué)技術(shù)一有利于發(fā)現(xiàn)新的代謝物和新的代謝通路，對(duì)于發(fā)展用于疾病診斷的生物標(biāo)志物和疾病病理研究十分重要。
技術(shù)平臺(tái)
經(jīng)過近20年的發(fā)展，代謝組學(xué)的研究技術(shù)手段逐步成熟。目前質(zhì)譜技術(shù)：氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（LC-MS），已逐步取代核磁技術(shù)（NMR），成為代謝組學(xué)研究的主流技術(shù)。GC-MS和LC-MS在其所檢測(cè)的代謝物譜上各有偏向性，一般情況兩種技術(shù)聯(lián)合使用是常規(guī)全譜代謝組分析的主要實(shí)驗(yàn)策略。
1. GC-MS（氣相色譜）
GC-MS是代謝組學(xué)研究的經(jīng)典技術(shù)，具有技術(shù)成熟穩(wěn)定、分辨率高等特點(diǎn)，同時(shí)，由于具有相對(duì)完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，使得定性也更為準(zhǔn)確，缺點(diǎn)則主要表現(xiàn)在樣品處理復(fù)雜，需要衍生化，不適用于難揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定性物質(zhì)的分析。
2. LC-MS（液相色譜）
優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在樣品制備和前處理簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好，分辨率高，并且分離和分析范圍廣，樣品處理簡(jiǎn)單，不需要衍生化。適用于熱不穩(wěn)定性、不易揮發(fā)、不易衍生化和分子量較大的物質(zhì)。缺點(diǎn)則主要表現(xiàn)分離率不高，定性相對(duì)困難。
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