盘点代谢组学碰到的那些问题
日期:2018-06-22


  1、代谢组学是什么?


  A:代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科,是系统生物学的重要组成部分。代谢研究检测的技术创立的初期主要是通过核磁共振技术对尿样进行检测,或是用气相色谱-质谱连用方式对血浆进行检测,分析其中代谢物的变化。所用的检测技术和数据分析方法是单一的,只能满足代谢分子研究最基本的研究要求。但是从茫茫多的代谢产物中选取研究对象,无疑是大海捞针。代谢组学研究通过一定的手段能够帮助研究员从代谢产物海中跳出来,提供一个“航拍”的视角,一目了然地发现差异性代谢产物。然后通过已知的代谢通路逆推找出调节酶和基因,完成疾病发病机制、药物治疗机制等方面的研究。


  2、代谢组学与其他组学相比,有什么优势?


  A:①基因和蛋白质表达的微小变化会在代谢物水平得到放大;②代谢组学的研究不需进行全基因组测序及建立大量表达序列标签的数据库;③代谢物种类远少于基因和蛋白的数目,每个生物体中代谢产物大约在103数量级,而最小的细菌,其基因组中也有几千个基因;④生物体液的代谢物分析可反映机体系统的生理和病理状态。


  3、为什么选择代谢组学作为科研技术手段?


  A:小分子的产生和代谢是生物机体作用的最终结果,生物体液的代谢产物分析能够更直接,更准确的反映生物体的病理生理状态。并且基因组学和蛋白质组学能够说明可能发生的事件,而代谢组学则反映确实已经发生了的事情。因此对于疾病的诊断,疾病的分型,药物的毒性以及药效等判断提供直观并且有效依据。


  4、代谢物提取通常采用什么方法?


  A:色谱相分离通常取决于含有甲醇、水和氯仿的萃取溶液,具有高溶解度的代谢物,例如碳水化合物通常在甲醇、水中提取;而具有低溶解度的代谢物,例如膜脂和脂肪酸通常在氯仿、水中提取。


  5、代谢组学检测的手段有哪些?


  A:主要技术手段是液相质谱色谱连用(LC-MS),气相色谱质谱连用(GC-MS),核磁共振(NMR)。


  6、三种代谢组学研究技术我怎么选择?


  A:三个技术之间具有互补性,经费允许的情况下最好三个平台都做。首选LC-MS,因为其得到的物质多,且我们配备有接近3万个物质的二级谱库,容易定性研究。


  7、GC-MS和LC-MS检测平台各有什么优劣势?


  A:GC-MS适用于分析容易气化的低极性,低沸点的代谢物,如:各类挥发性化合物或者衍生化后低沸点的物质,主要为初级代谢产物;LC-MS不受样品挥发性和热稳定性的影响,样品前处理非常简单,过滤后直接进样,可有效分析植物中丰富的次生代谢产物。GC-MS由于需要复杂的衍生化过程,并且得到的信息较少,因此LC-MS作为代谢组学分析的主流手段被广泛的使用。


  8、GC-MS和LC-MS检测平台离子化方式有什么不同?


  A:GC-MS使用的是电子碰撞(EI);而LC-MS使用的是电喷雾(ESI)或低频常压化学电离(APCI)。


  9、代谢组学可以检测哪些样品?


  A:代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物(MW<1000)。其样品主要是尿液,血浆或血清,唾液,以及细胞和组织的提取液。我们也做过植物,真菌,微生物提取物,脑脊液,淋巴液,昆虫,藻类,微球,粪便及各种动物的肠道内容物提取液等。


  10、非靶标和靶标定量如何选择?


  A:如果没有特别关注的代谢物质建议选择非靶标,可以检测出某一特定条件下所有的代谢产物,并进行定性和相对定量分析,以寻找目标差异代谢物;如果有关注的目标代谢物建议选择靶标定量,对特定的代谢物群进行有针对性的特异性检测。


  11、关注的目标代谢物在非靶标代谢组学检测没有检测到是什么原因?


  A:目前还没有技术及平台可以检测到全部的代谢物质,这属于比较正常的现象;或者已经被检测到,但是在目前现有的数据库中不能定性,建议可以使用标品在未定性的物质中进行比对。


  12、非靶标代谢组学常用的数据库有哪些?


  A:NIST、Fiehn、HMDB、KEGG、METLIN、MassBank、DrugBank、Lipidmaps等。


  13、HMDB和METLIN数据库有什么区别?


  A:HMDB是人类代谢组数据库(加拿大),该数据库不支持批量搜索,仅限于单个代谢产物搜索,搜索效率较低,不支持代谢通量搜索,代谢化合物浓度搜索等;METLIN是Agilent个人物质数据库,该数据库具有大量的MS/MS图谱,而且每个化合物都有不同的碰撞能图谱,可以清晰地找到代谢产物的碎片离子,可以获得分子量,化学结构式,化学结构等信息。