最接近生物表型的組學(xué)：代謝組學(xué)介紹與分析流程

瀏覽次數(shù)：1156　發(fā)布日期：2021-11-17　來源：MedChemExpress

■ 什么是代謝組學(xué)
在基于基因組-轉(zhuǎn)錄組-蛋白質(zhì)組-代謝組的系統(tǒng)生物學(xué)框架內(nèi)，代謝組學(xué) (metabolomics/metabonomics) 處于最下游，最接近生物表型，主要通過考察生物體系在某一特定時期內(nèi)受到刺激或擾動前后所有小分子代謝物 (分子量小于 1500 Da) 的組成及含量變化，尋找代謝物與生理病理變化的相對關(guān)系。

圖 1. 基于基因組-轉(zhuǎn)錄組-蛋白質(zhì)組-代謝組的系統(tǒng)生物學(xué)

■ 代謝組學(xué)的優(yōu)點
1、代謝組處于系統(tǒng)生物學(xué)的最下游，基因組和蛋白質(zhì)組的細(xì)微功能變化可以在代謝層面上放大，檢測更容易；
2、植物、動物、微生物的代謝物數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于基因和蛋白質(zhì)，且常見的代謝物在不同生物體系中很相似，所以代謝組學(xué)可適用不同的生物體系；
3、可與生物表型變化建立直接相關(guān)性。

■ 代謝組學(xué)的常見類型

圖 2. 常見的代謝組學(xué)的分類

■ 非靶向代謝組學(xué)檢測的案例

肝細(xì)胞癌 (HCC) 是全球第三大致死性癌癥，目前常采用影像學(xué)方法 (如 CT、B 超等) 和血清生物標(biāo)志物 (甲胎蛋白) 來篩查和診斷 HCC，但是敏感性仍然很低，該研究旨在尋求新的 HCC 早期生物標(biāo)志物。

在這篇研究中，從多個臨床中心共納入 1448 名受試者，包括健康對照、慢性乙型肝炎患者、肝硬化患者和 HCC 患者，首先作者團(tuán)隊采用 LC-MS/MS 法對受試者的血清樣本進(jìn)行生物標(biāo)志物的篩選和驗證 (圖 3)。

圖 3. 實驗設(shè)計
發(fā)現(xiàn)階段 (發(fā)現(xiàn)候選生物標(biāo)志物)，測試階段 (驗證上述發(fā)現(xiàn)的候選生物標(biāo)志物) 和驗證階段 (確定最終生物標(biāo)志物)

最終研究者確定了一組新型的血清標(biāo)志物：苯丙酰色氨酸和甘氨膽酸鹽 (圖 4)。在高危肝硬化人群中，該標(biāo)志物組合表現(xiàn)出比甲胎蛋白更好的診斷能力。若與甲胎蛋白聯(lián)用可以更好的預(yù)測臨床前 HCC。

圖 4. 一組新型的血清標(biāo)志物的確定

綜上，該研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)并驗證的這一組血清生物標(biāo)志物，對早期 HCC 具有很好的診斷能力，有望成為肝癌臨床前預(yù)測的新指標(biāo)。

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■ 代謝組學(xué)常用的檢測方法