代谢组学研究

走近“中药代谢组学研究平台” ——访沃特世用户黑龙江中医药大学王喜军教授 　　代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统生物学的重要组成部分。研究中药这种成分复杂的混合物，代谢组学是最好的选择。同样，代谢组学也是中药质量控制的主要研究手段，有利于中药的出口和国际化。 　　根据代谢组学发展的要求，沃特世公司与代谢组学创始人Jeremy Nicholson教授合作，首创全球领先的超高效液相色谱UPLC技术，与高分辨质谱技术和计算技术结合，推出了以超高效液相色谱/高分辨质谱联用仪为代表的中药代谢组学研究平台。 　　2010年3月24日，仪器信息网受沃特世公司之邀，专访了沃特世中药代谢组学研究平台用户——黑龙江中医药大学王喜军教授，其结合科研实践中的使用感受，详细介绍了沃特世中药代谢组学研究平台具体应用情况。 　　Instrument：请简要介绍下目前您在中药代谢组学方向的研究课题以及所取得的科研成果。 　　王喜军教授：首先，我最开始的科研方向是天然产物及复方中药的体内代谢，即 “中药血清药物化学”。“中药血清药物化学”是在九七年提出来的，并于2002年获得了国家科技进步二等奖。在“代谢组学”概念提出后，我就将代谢组学和中药血清药物化学结合起来研究中药方剂的问题，在此基础上进一步提出了新的学科——中医方剂药物代谢组学。同时，我将自己所研究的课题与代谢组学“嫁接”在一起开展了中医症候本质研究。我们承担的国家973项目“基于体内直接作用物质的方剂配伍规律研究”也已经顺利结题。 　　Instrument：据悉，黑龙江省中药材GAP研究中心作为全国第一家GAP专业研究机构，是由王教授您组织建立的，请您谈谈该中心的成立背景及其主要工作内容。 　　王喜军教授：该中心是在“九五”末期“中药现代化研究及产业化行动”背景下建立的，这个主题就是要开展中药资源再生，实现可持续化发展。如果要进行中药材大面积有效生产，就要建立药材生产质量管理规范即所谓的GAP。实际上GAP是一个大概念，真正的GAP就是每种药材生产过程中的SOP(标准操作规程)。 　　该中心主要工作内容就是把黑龙江地道药材按GAP要求进行管理，但这就需要一个专业团队来进行具体研究，以获得相关的实验室试验数据做支撑。黑龙江省中药材GAP研究中心成立后已经先后完成八种黑龙江省的地道药材的GAP研究工作。此外，该中心还解决了中药材大面积生产过程中病害的无公害防治技术，提出了以中药治疗药用植物病害的理念，结束了中药只治疗动物和人类疾病的历史。GAP研究使得中药材生产由农民散在的经验模式种植，进入了科学管理规范状态。 　　Instrument：请问贵单位在科研工作中主要用到什么分析仪器?其中哪些属于沃特世“中药代谢组学研究平台”的产品?这个平台对您的科研工作起到了怎样的支撑作用? 　　王喜军教授：中药学是一门综合学科，我主攻体内分析方面的研究，所以分析仪器设备是非常关键的一个环节。目前科研工作中我们主要用到UPLC® 、Q-TOF、SYNAPT™ HDMS 、GC-MS等，另外还包括一些常规分析仪器，比如紫外分光光度计以及PCR等一些分子生物学仪器，其中大部分分析仪器都是沃特世产品。 　　由于我的专业是生药学，所以科研研究的核心还是药材品种质量。虽然一般分析仪器都能满足日常科研需要，但是不同分析仪器做出来的效果还是有差别的。如果科研需要更高要求的数据，那就对分析仪器质量性能提出了挑战。根据多年来使用感受，我认为沃特世公司的仪器在检测分辨率以及后期数据处理的工作站等方面都是不错的。 　　中药学无论是质量、活性成分研究以及效应评价，都不能以一种先入为主的态度去研究，而是需要先更多地去认识中药，然后才能更好地解析中药。如果一种仪器设备或手段能够提供更多的信息来让我了解中药，这个仪器可能就是比较好的。只有深入认识中药之后，才可能产生新的思路去研究它。而UPLC就提供了这样一个平台，可以让研究人员在短期内了解被分析样品大量的信息，提供良好数据支持新的思维。沃特世最早推出UPLC/ Q-TOF，它在使分离时间缩短的同时检测分辨率也相应提高，能够更快更好地检测出更多的被测成分。九十年代初，能够鉴定血清中三、五个成分就已经很不错了，而现在已经可以鉴定出四、五十个成分 当时需要用两小时进行分析检测，而现在可能只需要十分钟，这就是UPLC/Q-TOF的优势所在。 　　Instrument：据了解，王教授您最早购买了一台Q-TOF Micro质谱仪之后又购进一台SYNAPT HDMS质谱仪，请问是因为您所做的研究必须同时购置这两种仪器吗?这两种仪器对您的研究都有哪些帮助? 　　王喜军教授：因为我个人比较关注新技术、新产品，所以沃特世推出新品之后，我就希望了解新品的优势能具体解决科研中什么问题。比如SYNAPT™ HDMS质谱仪采用四极杆-离子淌度-飞行时间串联之后，与单纯Q-TOF相比，除了具有常规质谱仪按质量/电荷比分离的功能外，还能按照被检测物离子尺寸和形状来分离化合物。对于中药复杂成分来讲，有可能分开传统质谱不能分开的同分异构体分子，这无疑使得检测范围扩大，灵敏度提升。我在科研工作中使用SYNAPT HDMS，就是期望有可能开辟一个新的科研方向。 　　在已有仪器设备所限定的思维模式下，需要换一种新方法、新手段从而产生新的突破。人的思维与其知识积累、掌握的材料有关，一种新仪器提供的数据很有可能改变既有思维模式。例如我们目前所做的刺五加不同花丝长度的分析就采用这台质谱仪，它解决了科研过程中一些检测上的问题，包括后期多级分析。 　　Instrument：作为沃特世“中药代谢组学研究平台”的用户，您能否评价一下沃特世公司产品的性能以及该公司的售后服务? 　　王喜军教授：我在日本读博的时候就开始使用沃特世仪器，当时我们实验室里很多液相色谱仪都是Waters 990，所以对沃特世产品印象很深。我回国后留校从事科研教学工作，学校非常支持我的科研工作。根据我在日本留学时候的体会，建议学校购进了两台Waters 2996。随着沃特世仪器的不断升级以及研究领域的开拓整合，包括后期推出的中药代谢组学平台，逐渐引起我极大的兴趣，所以我在深入了解沃特世产品之后，决定将UPLC以及SYNAPT HDMS 和代谢组学软件MarkerLynx™ 引进来，用于我所从事的中药研究，以期待解决很多分析检测方面的问题。关于这部分，还需要提及了软件处理方面的重要性，一个应用平台要成功除了系统的硬件组成部分要过硬之外，很大程度上还取决于其软件支持方面 ，沃特世公司除了在硬件的稳定性、灵敏度方面不遗余力之外，还开发了配套的软件程序以帮助用户从复杂的质谱图中快速智能地查找出具有生物意义的标记物。例如，目前我们进行的疾病模型、方剂的配伍规律以及中药材基源物质的遗传多样性表型分析等方面研究都在使用这个中药代谢组学平台。 　　我经常给学生讲，无所谓什么好的手段或好的仪器，能解决问题的就是最好的。我需要质谱与前端分析仪器有效的整合成一种平台，在短时间内使得相似有效成分分离然后才能去检测。我之所以选择沃特世产品，就是因为其产品整合的比较好。其实从目前来讲，各种品牌的质谱仪之间的差别已经不是很大了，而如何将前端的分析仪器和后端的检测仪器有效地整合起来，使得从分析检测数据的采集到后期工作站数据的处理有效连贯起来，这就对不同品牌的仪器提出了较高的要求。不同研究课题之间的联系、通用、互用、整合，就要求检测仪器以及研究方法的一致性，检测手段连贯性、统一性、承接性。而沃特世产品很好的做到了这一点，所以我一直很信赖他们的产品。 　　我非常关注仪器的维修及时性问题。因为仪器使用过程中不可能预测何时会出现故障，何时需要维修，一旦出现故障，就需要维修或者及时更换零配件，否则仪器“停”了，整个研究工作也就停滞了。再加上我们所做的大部分都是生物样品，即使有低温冰箱也不行，很多成分还是在变化，这对科研项目来讲是非常致命的。不过通过与沃特世长期合作以及与其高层的沟通之后，这些问题目前解决的还是不错的，令人满意。

p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/e017bc51-a3ae-4abc-800c-36d898027b8b.jpg" style=" float:none " title=" 061.jpg" / /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/9adc9c98-3838-4e4a-9cc2-70eb2d093da6.jpg" style=" float:none " title=" 062.jpg" / /p p & nbsp & nbsp 近日由安捷伦科技与清华大学蛋白质研究技术中心代谢组学平台合办的“代谢组学解决方案专题讲座”在清华大学生物新馆举行。来自清华大学及其他院校超过120 名师生参加了此次讲座。本次活动上，安捷伦科技的专家们分享了针对代谢组学研究领域如何实现多维度的动态研究以及不同疾病能量代谢通路与细胞功能的关联研究等方面的干货心得。& nbsp /p p & nbsp & nbsp 安捷伦液质联用产品应用经理冉小蓉博士为大家带来了题为《开启深度研究，洞悉机理机制—代谢组学、代谢流与 Seahorse 的前沿整合方案》的报告，向大家介绍了安捷伦拓展代谢组学深度研究的前沿解决方案。安捷伦基于 MPP 的非靶向/靶向代谢组学工作流程有效地发现差异代谢物，并匹配可能激活的通路；基于 VistaFlux 的定性代谢流解决方案提供更快、更准、更完整的差异代谢物在通路上动态活动规律的研究；Seahorse 在活细胞水平上的细胞能量代谢分析，实现对组学/代谢流结果的正交生物学验证。安捷伦这三个方案的整合，无疑实现了对一个复杂生物学问题从生物标记物的发现到机理机制深入阐释的多维度的动态研究。& nbsp /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/4c75825d-51d8-4473-9d30-47d4b6438257.jpg" title=" 063.jpg" / /p p & nbsp & nbsp 来自 Seahorse 团队的产品经理张小宇则着重从能量代谢角度做了《从能量角度看细胞：新的视角，独到的精彩》的报告。Seahorse 细胞能量代谢平台，可通过监测细胞的体内糖酵解/线粒体呼吸引起的胞外酸化速率、氧气消耗速率来判定不同状态下的细胞实时代谢状态，佐证代谢理论，方便、快捷地帮助研究者进行不同疾病能量代谢通路与细胞功能的关联研究。& nbsp /p p & nbsp & nbsp Agilent 的整体解决方案，将包括生物标志物的发现、鉴定、靶向验证以及通路分析过程中所需要的硬件、软件、消耗品及服务支持的整体融入到代谢组学综合解决方案中，为开启代谢组学的精准研究，提供了有力的条件。& nbsp /p p & nbsp & nbsp 此次讲座受到广大清华师生的热烈欢迎，会后安捷伦的工程师也为广大师生进行了长时间的问答和技术探讨。此次讲座是安捷伦与清华大学代谢平台的第一场联合讲座，后续还会有更多的关于技术分享的活动 /p

仪器信息网讯 2021年7月20日，由清华大学药学院主办、安捷伦科技（中国）有限公司协办的紫荆代谢组学国际会议在北京文津国际酒店成功召开。清华大学药学院胡泽平研究员和中国科学院化学物理研究所许国旺研究员共同担任本次会议主席，会议线上线下同步进行，近百位观众现场参会，近3万人次参与线上互动。会议现场会议开始，清华大学药学院教授、副院长、中药研究院院长、清华大学药学技术中心主任尹航教授，以及安捷伦高级副总裁兼首席技术官、美国国家工程院院士Darlene Solomon博士分别进行了致辞。尹航教授 清华大学药学院副院长尹航教授提到，今年是清华大学建校110周年，清华大学始终坚持面向世界科技前沿和国家的重大战略需要，坚定地走中国特色的自主创新之路。清华大学长期以来以文理学科交叉、中西融合的多学科平台为科学发展和社会进步做出了贡献。在新冠疫情的大环境下，我们积极响应习总书记提出的“面向人民健康”的号召，承担起引领科技发展方向，增进人类健康共同福祉的重要使命。今天的代谢组学会议是从整体角度出发，用高通量、可量化的组学数据分析，为疾病的发生、发展等全过程的全面认识提供支持，通过多组学的数据的整合分析已经成为科学家探索生命机制的新方向。代谢组学检测的是基因转录翻译等系列事件的最终产物，能够准确反映生物体系的状态，是当前组学发展的重要组成部分，期待今天的会议大家能够了解当前代谢组学研究的前沿进展。Darlene Solomon 安捷伦高级副总裁兼首席技术官、美国国家工程院院士Darlene讲到，此次大会聚焦生命科学和转化研究的重要课题，新冠疫情也证明，只有生命科学的进步才能为人类创造更健康的生活环境。目前生命科学研究面临很多挑战，需要技术的持续创新突破相关研究瓶颈。创新是安捷伦的基因，安捷伦不仅通过总部研发的持续投入来实现创新方案的推出，还不断拓展与科研学术客户的紧密合作来发掘创新的源泉。公司非常重视在组学解决方案上的创新，提供行业领先的代谢组学、脂质组学及多组学解决方案，同时整合细胞分析、NGS及病理学分析，帮助科学家实现疾病机制及下一代转化研究。安捷伦愿意成为用户最佳的合作伙伴，成就用户科研目标，提升人类生活质量。本次会议聚焦代谢组学前沿技术、代谢重塑与肿瘤、代谢重塑与病毒传染病等研究中的最新进展，共有10位国内外代谢组学领域具有重要影响力的专家学者通过现场或者在线的形式分享了精彩的报告。许国旺 研究员 中国科学院大连化学物理研究所报告题目：《向着代谢组的全景分析》税光厚 研究员 中科院遗传发育所分子发育生物学国家重点实验室报告题目：《Systematic discovery and functional analysises of metabolic disorders in COVID-19》Jason Locasale,PhD,Duke University（线上）报告题目：《The Impact of Cellular Metabolism on Chromatin Dynamics and Epigenetics 》瑕瑜 教授 清华大学化学系报告题目：《脂质组精细结构分析的质谱方法》张金兰 研究员 中国医学科学院北京协和医学院药物研究所报告题目：《基于代谢途径内源性代谢物分析新方法研究》朱正江 研究员 中国科学院上海有机化学研究所报告题目：《基于离子淌度质谱的多维高分辨代谢组学技术》冉小蓉 博士 安捷伦创新合作研究中心报告题目：《代谢组学、代谢流整合细胞分析——深入功能和机理阐释》Daniel Raftery,PhD, University of Washington报告题目：《So Why is Biomarker Validation So Hard in Metabolomics? Exploring Data Quality and Confounding Effects》Justin R.Cross,PhD,Donald B.and Catherine C.Marron Center Metabolism Center报告题目：《Building a successful in horse metabolomics capability for biomedical research》胡泽平 研究员 清华大学药学院报告题目：《新型代谢组学技术揭示病毒性传染病的代谢重塑》会议特别设置了圆桌讨论环节，主持人胡泽平从对报名听众征集到的200多个的问题中选择了7个具有代表性的问题，包括代谢组学技术标准化、脂质组学质谱精细结构、非靶向代谢组学中代谢物鉴定深度、空间代谢组学、代谢流技术、单细胞和亚细胞的代谢组学、多组学联合研究等内容。与会嘉宾现场进行了热烈的讨论，智慧碰撞，为代谢组学研究人员提供了更多思路。圆桌讨论全体参会人员合影后记：代谢组学作为生命组学家族的最新成员和重要环节，被广泛应用于与生物医药相关的各个领域，如疾病机制阐释、药物靶标发现、药物毒理及安全评价、精准医学和用药及中医药现代化等研究。此外，代谢组学与其他生命组学和人工智能等生物计算技术结合，可推动精准大健康的逐步实现。紫荆代谢组学国际会议，专家们带来了满满的干货，现场嘉宾和听众收获匪浅，纷纷表达了对清华大学药学院和安捷伦的感谢。正如许国旺研究员所言，代谢组学是正在成长发育的青少年，以后前景不可估量。目前代谢组学研究中还存在一些挑战和难题，这样的学术探讨十分必要，期待在相关领域专家和仪器企业的共同努力下，推进代谢组学更快发展，更好的应用于人类健康的保障当中。