代谢组学平台主管

浅谈代谢组学研究平台建立 代谢组学是继基因组学、蛋白质组学之后发展起来的又一热门学科，其特点是用系统生物学的角度去观察研究对象，藉此能找出有意义的生物学标志物或者鉴定出某些未知的成分。在这篇文章里，我首先介绍了代谢组学分析的整个流程，这个比较简单，主要涉及仪器软件方面。然后介绍了某种疾病的代谢组学研究的应用，目的是要寻找有意义的生物学比较物。这篇文章介绍了一个未知物的发现过程。虽然最后通过定性发现这个未知物不是具有临床意义的生物标记物，但我通过这个流程熟悉了代谢组学的概貌，在整个实验中运用了统计学的知识，也应用了各种定性手段。 代谢组学同其他学科一样，不是一个独立的学科，它需要运用到各种学科的知识与技能。比如说后期的数据处理，以及定性时需要运用的各种手段。因此，代谢组学涵盖的内容相当广泛，在我这个初步的研究中也只是涉及到其中的某些内容，还有很多内容做的不是很深入或者没有涉及到。因此，这篇文章就算是抛个砖，目的是给新手们一个形象的认识（注意实验的层次性），也希望一些喜欢潜伏的高手们出来指导指导，提出您宝贵的建议，分享研究中的心得体会！ 这篇文章注重的是代谢组学方法学和思路，本实验报道的是阴性结果，也没有涉及到具体的疾病（文章中用某病代替，请给位版友谅解）。一 农药高暴露组与农药低暴露组a)目的：通过代谢组学的方法来区分某病男性和非某病男性的尿液，寻找有意义的生物标志物。b)研究对象：5位健康男性（农药暴露低）和5位某病男性（农药暴露高）。c)研究方法：i.前处理：1ml尿液经15000转/min离心；取上清液经0.2μm的水相膜过滤ii.仪器：waters UPLC-Q-TOF iii.数据处理：PCAd)图示：[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151219_171164_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151219_171165_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151220_171166_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151220_171167_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151220_171168_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151221_171169_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151223_171170_1644952_3.gif[/img]二 某病患者尿液代谢组学的研究1.小样本分析： a)目的：通过代谢组学的方法来区分某病病人和健康对照的尿液，以此建立人群中某病的非伤害性、灵敏度高、价格低廉的筛查方法，并寻找鉴定某病的特异性生物标志物。b)研究对象：8位某病患者的尿液； 8位非某病患者的尿液。c)研究方法：i.前处理：1ml尿液经15000转/min离心；取上清液经0.2μm的水相膜过滤ii.UPLC[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151238_171178_1644952_3.gif[/img]iii.Q-TOF ES+[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151238_171179_1644952_3.gif[/img]d)MS SCAN图[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151233_171171_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151233_171172_1644952_3.gif[/img]e)Markerlynx数据分析初步分析，发现614.7的峰在某病患镇尿液有4人出现，对照组中未发现。首先排除样品间、仪器进样污染的可能，重新处理样品。2.重复实验：病例样本未变，增加了8个非某病患者的尿样，进样时病例与对照交叉进样，发现重现性很好，8个病例中仍有4位有614.7的峰。所有对照均没有此峰。由此断定，614.7与某病的相关性很大。通过分析，我找到与614.7峰伴随出现的峰。但还没有对614系列峰强度与病程的关系展开分析。也怀疑是由人为原因引起的误差，如用药、取样带入、饮食引起。考虑需要在收样时要注意这些问题。3.扩大样本量：扩大样本量（26个病例，20个对照）发现病例组中有2/3有614.7的峰，而20个对照都没有此峰。基本确定排除样本污染、偶然性的问题，确定614.7的峰的确是与某病有关。不能确定614.7与用药有关，也不能说明与血尿有关。由此，我考虑614.7是我很有可能是某病的某种标志物。但目前我主要是对某病的其中一种分型进行的分析，是否要对其他的病例类型进行分析。初步分析可能是一种大分子的碎片形成了614.7峰。则扩大扫描范围，欲将分子量扩大到10000。考虑治疗对其是否会产生影响。4.扩大分子量扫描范围：发现1228.4等系列峰，但没有很高的其他峰。推测1228.4可能是614.7的二聚体或多电荷产物。5.治疗后样本：收到6位治疗后的样本，之前6位都存在614.7的峰，但治疗后的尿液显示：均没有此峰。考虑可能原因是治疗所用的切除术，使得故治疗后未出现此峰。由此，将对614.7可能作为某种生物标志物，下一步工作是对其进行鉴定。6.未知物的分离纯化a)选择TOF中614.7含量很高的样本，以此进行纯化。b)选择适当的色谱柱：10*250mm，5μm的C18柱。c)液相分离条件的摸索：起初用纯甲醇和水作为流动相，发现峰拖尾较严重，即加入三氟乙酸，改善了峰形。在12min左右，出现较大的峰，强度很大。d)分离纯化 ：在12min时根据峰形接收流出液。e)冷冻干燥i.发现试管中有多少不一的白色粉末，起初考虑是流动相中的三氟乙酸所致，但通过同时用三氟乙酸的流动相冷冻干燥后发现没有一点粉末，得出所要的粉末是目标物质，而非三氟乙酸。猜测三氟乙酸在冷冻干燥中蒸发掉了。ii.二次纯化：发现一个很宽的峰，没有其他峰。间接说明第一次纯化的样品纯度较高。7.未知物的鉴定a)氨基酸含量的测定：氨基酸分析仪；样品送至某理化测试中心，结果为几乎不含氨基酸。b)氨基酸的茚酸酮反应（自己做）：40mg/10ml(茚酸酮／水)，取适量冻干粉末。显色反应后发现颜色未改变，反应为阴性。c)NMR波谱分析（我没有NMR）i.某大学氢谱ii.某大学氢谱、碳谱（这个谱图我不是特别理解，还在学习中）d)质谱峰的分析：如图，通过对1.52min的峰进行分离纯化，对614.7、360.9、95.6等峰进行MS/MS扫描，获取其碎片信息，并推测其结构组成。通过分析，发现可能含有碘。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151233_171173_1644952_3.gif[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151233_171174_1644952_3.gif[/img]1.52min流出峰的质谱图e)网上数据库检索：发现医院用作某病检查的某种造影剂含有碘，且分子量是613.7，结合质谱分析的结果，由此推测所检测的物质是这种造影剂在体内的代谢产物。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/09/200909151233_171175_1644952_3.gif[/img]8.解释a)治疗前后：治疗前做某检查，治疗后不做。故治疗后的样本中未出现614.7的峰。b)部分患者没有此峰：采样的时间，有的在没有确诊前（可能未做某检查）收样，或在某检查后一段时间收样（造影剂已代谢排出）。9.继续分析a)排除614.7及其系列峰的干扰，继续分析。b)将Markerlynx所分析的数据导入Simca-P分析软件。分析发现某病患者的样本能够和对照样本很好的区分开来。尚可能存在有鉴别意义的点，需要进一步分析。 这篇文章通过代谢组学研究平台发现了潜在的有意义的物质，最后经多方面的手段进行了定性。通过这次试验发现代谢组学研究的初步阶段，对样品的全面深入了解是非常重要的，要考虑到可能会出现杂质干扰，这个对后期的数据处理非常重要，否则会走不少弯路！其他的目标物质仍在研究中！欢迎提出宝贵的意见！[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=171405]浅谈代谢组学研究平台的建立[/url]

http://img3.17img.cn/bbs/upfile/images/20100518/201005181701392921.gifiCMS2014 质谱网络会议——蛋白质组学/代谢组学专场会议时间：2014年11月20日 09:30—17:00【简介】 仪器信息网将于2014年11月18-21日举办"第五届质谱网络会议（iConference on Mass Spectrometry，iCMS2014）"，本届会议将与中国化学会质谱分析专业委员会合作举办，旨在通过网络会议平台给国内质谱科学家提供一个全新的沟通交流平台，提高质谱科学研究和应用水平。 本届网络会议为期四天，将开设质谱新技术专场、地质能源专场、药物分析专场(上)、药物分析专场(下)、蛋白质组学/代谢组学专场(上)、蛋白质组学/代谢组学专场(下)、环境专场、食品专场共8个主题，每个主题为1个分会场，时长为半天或一天，大会将提醒近30名著名质谱专家就不同的主题做精彩的报告并同期与大家进行交流。成功报名并准时参会的用户均可获得一份iCMS历届会议的精选光盘（2张），并有机会获赠100元手机充值卡和Kindle Paperwhite电子书阅读器（4GB）。 iCMS2014—蛋白质组学/代谢组学专场(上)1）蛋白质泛素化的定量蛋白质组学研究——李衍常 博士 北京蛋白质组研究中心2）Protein complex research approach based on protein immunoprecipitation in coupling with mass spectroemtry （基于蛋白免疫沉淀－质谱分析的蛋白质复合物研究） ——胡克平 教授 中国医学科学院药用植物研究所报名地址：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/1078 iCMS2014—蛋白质组学/代谢组学专场(下)1）细胞间信号传导的蛋白质组学方法探究——田瑞军 南方科技大学化学系2）Ion Mobility Derived Collision Cross Sections to Support Metabolomics and Lipidomics——Giuseppe Astarita Georgetown University Washington D.C. U.S.A.3）基于GC/Tof的代谢组学技术在基础及临床医学研究中的应用——王晓艳 上海交通大学系统生物医学研究院报名地址：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/1079-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名及参会咨询：QQ群—231246773

欢迎大家一起交流讨论~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。基因组学和蛋白质组学分别从和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是与代谢物相关的，如细胞信号（cell signaling），能量传递等都是受代谢物调控的。代谢组学正是研究代谢组（metabolome）——在某一时刻细胞内所有代谢物的集合——的一门学科。基因与蛋白质的表达紧密相连，而代谢物则更多地反映了细胞所处的环境，这又与细胞的营养状态，药物和环境污染物的作用，以及其它外界因素的影响密切相关。因此有人认为，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。新陈代谢网络是十分复杂的网络，特别是人体的代谢网络，一直被认为是最复杂的代谢网络。现在多数信号通路的研究都是集中在代谢网络的一个很小的领域。基因组学、蛋白组学研究已经揭示了部分调节通路，但是和代谢网络直接相关的是代谢产物。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。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（MW1000）。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。主要技术手段是核磁共振（NMR ），液-质联用（LC-MS），气-质联用（GC-MS），色谱（HPLC，GC）等。通过检测一系列样品的谱图，再结合化学模式识别方法，可以判断出生物体的病理生理状态，基因的功能，药物的毒性和药效等，并有可能找出与之相关的生物标志物（biomarker）。代谢组学在新药的安全性评价，毒理学，生理学，重大疾病的早期诊断，个性化治疗，功能基因组学，中医药现代化，环境评价，营养学等科学领域中都有着极其广泛和重要的应用前景，是一门充满朝气的学科。 从近年来发表的相关SCI论文的数量可以看出代谢组学研究呈一个蓬勃发展的局面。从近年来国家拨付的相关研究基金也可以看出国家对代谢组学相关研究的重视。