最接近生物表型的組學：代謝組學介紹與分析流程

瀏覽次數：1411　發布日期：2021-11-17　來源：MedChemExpress

■ 什么是代謝組學
在基于基因組-轉錄組-蛋白質組-代謝組的系統生物學框架內，代謝組學 (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系。

圖 1. 基于基因組-轉錄組-蛋白質組-代謝組的系統生物學

■ 代謝組學的優點
1、代謝組處于系統生物學的最下游，基因組和蛋白質組的細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、微生物的代謝物數量遠遠少于基因和蛋白質，且常見的代謝物在不同生物體系中很相似，所以代謝組學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性。

■ 代謝組學的常見類型

圖 2. 常見的代謝組學的分類

■ 非靶向代謝組學檢測的案例

肝細胞癌 (HCC) 是全球第三大致死性癌癥，目前常采用影像學方法 (如 CT、B 超等) 和血清生物標志物 (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，首先作者團隊采用 LC-MS/MS 法對受試者的血清樣本進行生物標志物的篩選和驗證 (圖 3)。

圖 3. 實驗設計
發現階段 (發現候選生物標志物)，測試階段 (驗證上述發現的候選生物標志物) 和驗證階段 (確定最終生物標志物)

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

圖 4. 一組新型的血清標志物的確定

綜上，該研究團隊發現并驗證的這一組血清生物標志物，對早期 HCC 具有很好的診斷能力，有望成為肝癌臨床前預測的新指標。

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■ 代謝組學常用的檢測方法