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       代謝組學是繼基因組學蛋白質組學之后新近發展起來的一門學科,是系統生物學的重要組成部分。之后得到迅速發展并滲透到多項領域,比如疾病診斷、醫藥研制開發、營養食品科學、毒理學、環境學,植物學等與人類健康護理密切相關的領域。基因組學和蛋白質組學分別從基因蛋白質層面探尋生命的活動,而實際上細胞內許多生命活動是發生在代謝物層面的,如細胞信號釋放(cell signaling),能量傳遞,細胞間通信等都是受代謝物調控的。代謝組學正是研究代謝組(metabolome)——在某一時刻細胞內所有代謝物的集合——的一門學科。基因與蛋白質的表達緊密相連,而代謝物則更多地反映了細胞所處的環境,這又與細胞的營養狀態,藥物和環境污染物的作用,以及其它外界因素的影響密切相關。因此有人認為,“基因組學和蛋白質組學告訴你什么可能會發生,而代謝組學則告訴你什么確實發生了。”(Bill Lasley, UC Davis)
技術原理
       代謝組學的研究方法與蛋白質組學的方法類似,通常有兩種方法。一種方法稱作代謝物指紋分析 (metabolomic fingerprinting),采用液相色譜-質譜聯用(LC-MS)的方法,比較不同血樣中各自的代 代謝產物以確定其中所有的代謝產物。從本質上來說,代謝指紋分析涉及比較不同個體中代謝產物的質譜峰,最終了解不同化合物的結構,建立一套完備的識別這些不同化合物特征的分析方法。另一種方法是代謝輪廓分析(metabolomic profiling),研究人員假定了一條特定的代謝途徑,并對此進行更深入的研究。
對于代謝產物來說,不僅只有質譜峰這個特征。更進一步說,質譜(MS)并不能檢測出所有的代謝產物,并不是因為質譜的靈敏度不夠,而是由于質譜只能檢測離子化的物質,但有些代謝產物在質譜儀中不能被離子化。采用核磁共振(NMR)的方法,可以彌補色譜的不足。劍橋大學的Jules Griffin博士,正在使用質譜與核磁共振結合的方法,試圖建立機體中的完整代謝途徑圖譜。Griffin用核磁共振檢測高豐度的代謝產物,由于核磁共振檢測的靈敏度不高,所以只用于分析低豐度代謝產物。
過去,只有毒理學方面的研究使用核磁共振,而質譜只在植物代謝研究中采用。如今,這兩種方法在代謝組學研究中已經普遍使用。為在不同樣品間進行有意義的比較,研究人員必須結合使用這兩種方法獲得的大量數據進行分析。此外,還需要結合基因組學研究獲得的數據。
應用領域
科研: 研究特定疾病發生的遺傳變異,如單基因遺傳病、罕見疾病基因檢測等。
臨床: 用于癌癥易感位點檢測、單基因遺傳位點檢測、心腦血管用藥指導基因檢測等。
健康: 用于疾病預防及管理,生活方式指導等相關的大眾消費基因檢測。
農業: 用于品系鑒定、優勢性狀篩選、群體遺傳學分析、親緣關系分析等。
動植物: 動植物生長發育、抗病、抗逆機制研究以及育種研究。同時可實時更新和補充關聯信息的完整性。
醫學: 闡釋疾病的發生發展機制,發現與疾病相關的生物標志物, 以應用于疾病診斷、治療、預后及用藥研究。
平臺介紹

 

服務項目

 樣品要求
 

代謝組學在醫學上的研究思路

 


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