代谢学研究策略与方法的新进展

1、代谢学研究策略与方法的新进展摘要】代谢组学研究的是生物体系受到内在和外在因素刺激产生的内源性代谢变化，可以对那些能描绘代谢循环情况的关键化合物进展定性和定量分析。近几年来，代谢组学已经成为生命科学领域一个重要的、有价值的工具，并在不断创新的分析技术推动下稳步开展。虽然代谢组学本身还存在一些缺乏，但许多研究者以解决问题为出发点，提出了一些新的研究策略、方法和技术。代谢组学开展呈现出整合一体化，定量化和标准化的趋势。本文对代谢组学的概况，如今的开展情况和将来的趋势进展综述。【关键词】代谢组学研究策略分析方法综述1代谢组学的概况作为应用驱动的新兴科学,代谢组学已在药物毒性和机理研究12，13、微生物

2、和植物研究14、疾病诊断和动物模型15，16、基因功能的说明17等领域获得了较广泛地应用。近来,代谢组学又在中药成分的平安性评价18、药物代谢的分析19、毒性基因组学20、营养基因组21、药理代谢组学2224、整合药物代谢和系统毒理学25,26等研究方面获得了新的打破和进展。完好的代谢组学分析的流程包括样品的制备、数据的采集和数据的分析及解释。样品的制备包括样品的提娶预处理和化合物的别离。代谢物通常用水或有机溶剂(甲醇、己烷等)提龋分析之前,常先用固相微萃娶固相萃娶亲和色谱等方法进展预处理，用气相色谱、液相色谱、毛细管电泳等方法进展化合物的别离。预处理后,样品中的代谢产物需要通过适宜的方法进展

3、测定。色谱、质谱、磁共振、红外光谱、库仑分析、紫外吸收、荧光散射、放射性检测、光散射等别离分析手段及其组合都在代谢组学的研究中得到应用。其中,核磁共振nr技术特别是氢谱以其对含氢代谢产物的普适性,色谱以其高别离度、高通量，质谱s以其普适性、高灵敏性和特异性而成为最主要的分析工具。代谢组学研究的后期需借助于生物信息学平台进展数据的分析和解释27,解读数据中蕴藏的生物学意义。最常用的是主成分分析pa法和偏最小二乘pls法。但在研究的几个步骤中，代谢组学还存在一些缺乏。例如，分析手段存在局限性；全部定量分析难以实现，准确性缺乏；定性过程复杂。针对这些问题，如今的研究者们在研究策略和方法上做着积极的探

4、究和改进。本文就将综述近年来在代谢组学研究策略和方法上的最新的研究报道，并结合本实验室的研究进展展望。2研究策略与方法后基因组时代众多组学的开展向分析化学提出了更高、更严峻的挑战。对代谢组学，一些关键点的把握显得尤为重要。首先，代谢组学的整体分析平台的提升是将来代谢组学研究的关键环节，这包括：新的复杂样品预处理技术；灵敏、专一、原位、动态、无损、快速的代谢物组检测、表征与操纵技术；代谢物组成、构造和功能信息获取的新型技术和完好的数据采集和成像系统；有效、快速处理代谢组海量复杂数据的新化学信息学方法以及这些技术和方法学的原始性创新、学科间穿插和多维技术联用根本理论研究等。再者，制定代谢组学标准(

5、包括方法、信息和数据库)，以及实现代谢组与基因组、转录组和蛋白质组等数据的整合，是将来代谢组学研究的一个关键问题。针对这些关键点，代谢组学的研究策略和方法得到了新的开展。2.1整合一体化由于现有的分析技术都有各自的优缺点28,单独使用一种或少数几种已经很难满足代谢组学研究的要求。所以整合的策略已经成为一个重要的趋势，这个整合不仅包括各种技术、方法，还包括不同来源的生物样品血液、尿液、粪便等。可以将目前的整合策略归纳为以下几个方面。定量化从代谢组学的各个层次的定义不难看出，定量是人们追求的一个较高的目的。lee等53在研究壬基苯酚毒性作用时，就比照了有目的定量研究针对雌激素、雄激素、肾上腺皮质激

6、素和无目的代谢指纹谱分析的结果，他们发现无目的、无准确定量的代谢组学研究结果只提醒毒性作用与作用量有关系。而有了准确定量后，毒性作用还表现出了与作用时间的相关性。代谢组学一直朝着全面定量努力。ang等54在代谢组学研究中就非常注重量的概念，在神经管畸形的研究中，他们根据先验知识锁定了一碳代谢循环通路，定量了11种物质，同时，也对同一样品进展代谢指纹谱分析，将定量结果参加到指纹谱结果中进展问题的说明。在糖尿病肾病研究中，整合了磷脂类、脂肪酸类、氨基酸类、核苷类和激素类五大代谢循环轮廓谱，定量了百余种物质，将这些再与指纹谱结合，将使代谢组学的研究更全面，更可信，有可能更明晰地去研究疾病的机理，到达

7、疾病预警，指导并评价治疗的目的。标准化新的分析方法展望目前，国内外许多研究者都在进展代谢组学研究，代谢组学应用的范围和领域也在不断扩大。但这些研究仍然存在了许多问题亟待解决。1在代谢全谱分析中缺乏量的概念。在这个问题上，我们通过这几年对代谢组学进展的研究，也提出了自己的一些策略和思想，首先是将代谢指纹谱与定量进展了结合，称之为定量代谢指纹谱技术。这个结合包含了两个层次，一个是数据采集技术上的结合；一个是数据分析技术上的结合。这样的结合能实现指纹谱与定量优势互补，将更明晰、更全面、更准确地反映研究对象的代谢情况。2虽然代谢组学强调无歧视分析，但对于任何一个体系，都按代谢组学常规步骤按部就班地进展

8、分析，往往最终都没有得到有用的结果。针对这个问题，我们认为要重视先验知识的重要性，理解哪些代谢循环、代谢物质最可能与研究体系相关，利用这样的先验知识指导代谢组学别离分析条件的优化、潜在生物标志物的鉴定，将大大进步代谢组学研究的效率，并能很好地防止研究重心偏离的情况。3生物标志物的寻找单一而片面。特别是对于疾病的研究，以前不太重视代谢、蛋白、基因数据与临床数据的结合，各个方面的研究者就在自己的研究数据中进展挖掘，以此来寻找标志物，探寻机理。但理论证明，这样得出的结果都会有片面性，缺乏说服力。在这个问题上，应该强调代谢组学数据与其它数据的结合，特别是临床相关数据，以此来发现包含了不同数据内容的复合

9、生物标志物，这也是今后代谢组学开展的一个重要方面，同时，这也为生物代谢或临床表型多样性研究88提供更可靠的方法和工具。尽管存在许多的问题，但也看到了在研究策略上整合一体化、标准化、定量化的趋势，并且看到了在问题导向下的新技术的不断涌现，这都将推动代谢组学不断持续开展。相信随着关注度的进步、人力和物力的不断投入及应用范围的不断扩大，代谢组学必将得到更为稳健的开展。【参考文献】1nihlsnjk,lindnj,hlese.xenbitia,1999,29(11):118111895hlese,anttih.analyst,2002,127(12):154915576fiehn.phytheistr

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