最接近生物表型的组学：代谢组学介绍与分析流程
2021-11-17 来源:MedChemExpress 点击次数:1561■ 什么是代谢组学
在基于基因组-转录组-蛋白质组-代谢组的系统生物学框架内，代谢组学 (metabolomics/metabonomics) 处于最下游，最接近生物表型，主要通过考察生物体系在某一特定时期内受到刺激或扰动前后所有小分子代谢物 (分子量小于 1500 Da) 的组成及含量变化，寻找代谢物与生理病理变化的相对关系。
■ 代谢组学的优点
1、代谢组处于系统生物学的最下游，基因组和蛋白质组的细微功能变化可以在代谢层面上放大，检测更容易；
2、植物、动物、微生物的代谢物数量远远少于基因和蛋白质，且常见的代谢物在不同生物体系中很相似，所以代谢组学可适用不同的生物体系；
3、可与生物表型变化建立直接相关性。
■ 代谢组学的常见类型
在基于基因组-转录组-蛋白质组-代谢组的系统生物学框架内，代谢组学 (metabolomics/metabonomics) 处于最下游，最接近生物表型，主要通过考察生物体系在某一特定时期内受到刺激或扰动前后所有小分子代谢物 (分子量小于 1500 Da) 的组成及含量变化，寻找代谢物与生理病理变化的相对关系。
图 1. 基于基因组-转录组-蛋白质组-代谢组的系统生物学
■ 代谢组学的优点
1、代谢组处于系统生物学的最下游，基因组和蛋白质组的细微功能变化可以在代谢层面上放大，检测更容易；
2、植物、动物、微生物的代谢物数量远远少于基因和蛋白质，且常见的代谢物在不同生物体系中很相似，所以代谢组学可适用不同的生物体系；
3、可与生物表型变化建立直接相关性。
■ 代谢组学的常见类型
图 2. 常见的代谢组学的分类
■ 非靶向代谢组学检测的案例
肝细胞癌 (HCC) 是全球第三大致死性癌症，目前常采用影像学方法 (如 CT、B 超等) 和血清生物标志物 (甲胎蛋白) 来筛查和诊断 HCC，但是敏感性仍然很低，该研究旨在寻求新的 HCC 早期生物标志物。
在这篇研究中，从多个临床中心共纳入 1448 名受试者，包括健康对照、慢性乙型肝炎患者、肝硬化患者和 HCC 患者，首先作者团队采用 LC-MS/MS 法对受试者的血清样本进行生物标志物的筛选和验证 (图 3)。
图 3. 实验设计
发现阶段 (发现候选生物标志物)，测试阶段 (验证上述发现的候选生物标志物) 和验证阶段 (确定最终生物标志物)
发现阶段 (发现候选生物标志物)，测试阶段 (验证上述发现的候选生物标志物) 和验证阶段 (确定最终生物标志物)
最终研究者确定了一组新型的血清标志物：苯丙酰色氨酸和甘氨胆酸盐 (图 4)。在高危肝硬化人群中，该标志物组合表现出比甲胎蛋白更好的诊断能力。若与甲胎蛋白联用可以更好的预测临床前 HCC。
图 4. 一组新型的血清标志物的确定
综上，该研究团队发现并验证的这一组血清生物标志物，对早期 HCC 具有很好的诊断能力，有望成为肝癌临床前预测的新指标。
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■ 代谢组学常用的检测方法
图 4. 可提供的检测方法
■ 非靶向代谢组学分析流程
图 5. 非靶向代谢组学分析流程
■ 靶向代谢组学分析流程
图 6. 靶向代谢组学分析流程
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