「专家看法」代开组教难点大拆解
全文共2092字，阅读约莫必要4分钟
- 代谢组学被称为后基因期间的新热门，相识代谢组学进展和相干技能动态是每平生物代谢科研事情者的必备技能，本文由代谢组学着名学者中科院大连化物所许国旺研究员撰写，分享了代谢组学代谢组学试验设计、数据解读阐发、数据库先容及利用流程等一系列干货内容，盼望对家人们有所关心。
在基因组-转录组-卵白组-代谢组的体系生物学框架内（图1），代谢组是生物动态调控体系中最靠近于表型的阶段，是生命的素质特性和物质底子。代谢组学一方面因为与康健疾病、营养科学、药物毒性、情况科学等紧密相干，将来宽阔；另一方面，因为代谢物布局迥异、种类浩繁，在技能开辟和应用方面也面对庞大挑衅。
图1 | 构造/细胞的体系生物学框架，涵盖了基因组、转录组、卵白组、代谢组，脂质组等
a. 时下代谢组学技能与要领有哪些？
b. 怎样将代谢组与自身课题举行毗连？
c. 做代谢组学有哪些细致事变？
代谢组学进展趋向
代谢组学是定量形貌生物内源性代谢物对表里因改变应答纪律的科学，可以或许直接反应生命体的终端和表型信息，比年来在疾病诊断和分型、生物标记物发觉、药物研发、基因功效剖析、代谢途径及调控机理等范畴发挥偏重要作用。从代谢组学和脂质组学逐年颁发的SCI文章（图2）可以看出，代谢组学进展迅猛。
图2 | 代谢组学在“Web of Science焦点合集”逐年颁发的文章统计图
代谢组学的焦点
代谢组学的焦点使命为：
1、对生物体系中的内源性代谢物及其改变纪律举行表征；
2、以差别代谢物作为焦点对生命神秘举行剖析。
其精华是对小分子代谢物的定量阐发并发觉差别代谢物，此中基于色谱/质谱联用的分散阐发技能是研究的要害。
与核磁共振等技能相比，色谱/质谱联用技能具有敏锐度高、选择性好、动态范畴宽、信息富厚等长处，已成为代谢组学研究的主流技能平台。详细应用而言：
对付非靶向阐发：色谱与高辨别质谱的联用必不行少；
而对付靶向阐发：基于多反响监测模式的三重四极杆质谱被以为是质谱定量的 “金尺度”，也是靶向阐发利用较多的要领；
综合了两种技能上风的拟靶向代谢组技能是代谢组研究的新偏向（图3）。
图3 | 拟靶向代谢组学的创建（Zheng F.J. et al., Nature Protocols, 2020）
拟靶向代谢组学的焦点是通过非靶向要领的“拟”靶向化来实现的，包罗三个步调：1、基于四极杆飞行时间质谱的非靶向阐发；
2、母离子/产品离子对的选择；
3、利用三重四极杆或QTRAP质谱体系采纳MRM方法基于上述离子对对样品举行阐发。
该技能因为联合了非靶向和靶向阐发技能的双重上风，在代谢物阐发的笼罩度上与非靶向要领靠近，在敏锐度上与靶向阐发一样，应用日益遍及。
在仪器平台的选择上，因为GC-MS和LC-MS在分散工具上的差异，使得其在代谢物的分散阐发上具有各自的奇特上风。两类仪器的团结利用可以实现对更多物质范例的检测阐发，具备较强的应用代价（Xuan QH, et al., Advanced Science, 2020）。
研究难点及远景剖析
代谢组学尚存在以下待办理的题目：
1、大样本的代谢组学研究对代谢物检测的正确度和重复性有更高要求，必要开辟越发快速、妥当的阐发要领，包管试验室内各批次的阐发重复性和试验室间数据的可比性；
2、针对微量样本乃至单细胞代谢组阐发，进展小体积超高敏锐的痕量代谢物检测要领势在必行；
3、高辨别质谱信号中，仅仅小部门可以定性，大量未知代谢物的布局分析要领必要进展；
4、为了促进代谢组学办理现实题目和研究结果的转化，必要与生归天学和分子生物学精密联合，分析代谢物的功效。
代谢组学是体系生物学的紧张构成部门，与基因组、转录组、卵白组等其他组学数据的整合，可以提供更全面的分子特性，得到病理生理状态、药物作用或应激扰动的改变信息，展现分子机制。多组学整合的研究已遍及应用到底子医学、临床诊断、药物研发、农业育种以及抗逆研究等范畴的各个方面。现在，多组学信息的有用整合仍旧是难点，必要体系生物学和盘算机技能的配合前进。
要领学的创新是代谢组学在各范畴遍及应用的紧张条件。我们信赖，随着科研的前进，代谢组学必将深入进展，在生命科学中发挥紧张的作用。我们可进一步预期，我国的代谢组学会与其他学科一路发达进展。详细有哪些创新、怎样应用、怎样与别的学科联合发挥更大代价，我信赖必然会有研究者给出更好的答案。
总结
在技能飞速进展的代谢组学研究范畴，精准和高通量正成为引领进展的偏向。非靶向双平台代谢组（GC-MS+LC-MS）、拟靶向功效脂质组检测阐发以及拟靶向脂质组、拟靶向代谢组和黄酮-酚类、神经递质、胆汁酸等精准靶向代谢通例检测阐发，具有多重平台、更大容量、精准解读等上风，也为展现隐蔽在大数据背后的生物学机理提供更好的支持。
（内容泉源：BioArt 由小析姐整顿编辑）
