代謝組學潛力股,讓你的科研結果一路上漲

時間:2020-03-20
代謝組學是通過考察生物體受刺激或擾動前后大量代謝產物的整體動態變化, 進而闡明生物體代謝相關過程的一種組學定量技術。其研究對象主要是相對分子質量1000Da以下的內源性小分子。LC非靶向代謝組學檢測平臺為液質聯用(LC-MS),主要檢測物質是極性較強、易電離、難揮發的代謝物。

目前,大部分代謝組學科技服務類公司都主推LC平臺。其靈敏度(10-15 mol)和分辨率極高,數據量豐富(>10000peaks),樣本前處理簡單且處理方式多變。優化樣本前處理方法和分離條件,可覆蓋理化性質不同的諸多代謝物。

LC非靶在各研究領域應用廣泛,包括醫口、農口和微生物口,小編選了三篇高分文獻,來看看LC非靶的無限魅力吧!


案例一:醫學—疾病標志物


基于大規模多中心人群的肝癌血清標志物研究


發文時間:2018
影響因子:14.971
技術路線:

實驗結果:

發現集合和測試集篩選到一組標志物組合:Phe-Trp, GCA。該標志物組區分肝細胞癌和肝硬化的ROC,AUC值分別達到0.93和0.892,遠遠高于甲胎蛋白(AFP)的診斷能力。如果與AFP聯用的話,則能表現出更高的診斷靈敏度。 另外測試集的數據也顯示,在區分小肝細胞癌和肝硬化的時候,該標志物組相對于AFP有較高的診斷敏感度和相似的診斷特異性。而肝硬化是患小肝細胞癌的高危人群,在臨床上很難鑒別,該標志物組的發現對于早期肝癌的發現具有顯著意義。

關聯分析的結果可以看出,幾種膽汁酸水平與天冬氨酸氨基轉移酶,丙氨酸氨基轉移酶,總膽紅素,直接膽紅素和間接膽紅素水平呈正相關,與總蛋白和白蛋白水平呈負相關。Phe-Trp,5-羥色胺,肌醇,膽堿,?;撬岬鹊乃絼t顯示出相反的關系。而這些不同代謝物的水平與BMI,AFP水平,年齡和性別無關。


圖1 臨床指標與代謝物的相關性分析



案例二:農學—作物性狀

番茄育種中果實代謝組的重分布

發文時間:2018
影響因子:36.216
技術路線:

實驗結果:
數據分析獲得了2,600萬個基因組變異位點、3萬多個基因的表達量和980種果實代謝物的群體多組學數據。這些代謝物不僅包含糖酸類、氨基酸、核苷酸等初級代謝物也包含類黃酮、多胺類、多酚類、茄堿類等大量的次級代謝物。并進一步構建了番茄果實代謝物生物網絡包括1萬個代謝物-基因-遺傳位點的互作關系,涉及371種代謝物、970個SNP位點和535個基因。

圖2 代謝物-基因-遺傳位點的互作關系


研究中利用基因編輯技術敲除SlMYB12,成功的創造了粉果突變體,通過代謝組分析發現,有上百種物質發生了顯著的的變化,這些物質中除了賦予果實顏色的類黃酮還有大量的多胺、多酚和茄堿物質,這些物質也是影響番茄口感的物質成份。


圖3 與果實顏色口感相關代謝物變化



案例三:微生物學—腸道微生物

糞菌移植延長早衰小鼠壽命

發文時間:2019
影響因子:30.641
實驗結果:
該研究中,作者發現兩種不同的早衰小鼠模型的特點是腸道失調,改變包括變形菌和藍藻菌的豐度增加,疣微菌門細菌的豐度減少。與這些發現相一致的是研究人員還發現人類早衰癥患者也表現出腸道失調,長壽的人腸道中疣微菌門細菌大量增加、變形桿菌顯著減少。

研究人員還發現移植野生型小鼠的糞菌,可改善早衰小鼠的健康并延長其壽命,嗜黏蛋白阿克曼菌(Akk菌)有關鍵作用,而給野生型小鼠移植早衰小鼠的糞菌則對代謝有影響。此外,恢復次級膽汁酸是糞菌移植改善早衰小鼠表型的潛在機制。修正加速衰老相關的腸道失調,或有助于防治衰老相關疾病。


圖4 小鼠回腸代謝組學分析



思路總結



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核心一:項目流程




核心二:儀器與數據庫






核心三:生信結果展示



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參考文獻
[1] A Large-scale, multicenter serum metabolite biomarker identification study for the early detection of hepatocellular carcinoma.Hepatology, 2018.
[2] Targeted Metabolomics Identifies the Cytochrome P450 Monooxygenase Eicosanoid Pathway as a Novel Therapeutic Target of Colon Tumorigenesis.Cancer Res, 2019.
[3] Healthspan and lifespan extension by fecal microbiota transplantation into progeroid mice.Nat. Med, 2019.

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