您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
代謝組學(xué)| 島津質(zhì)譜助力生物標志物的研究與發(fā)現(xiàn)
導(dǎo)讀
代謝組學(xué)(Metabonomics / Metabolomics)是繼基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后新近發(fā)展起來的一門學(xué)科,，是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分，已經(jīng)應(yīng)用到了諸如動物,、植物,、微生物的機理研究中,，著重探索、發(fā)現(xiàn)與疾病、醫(yī)藥,、功能相關(guān)的生物標志物(Biomarker),。生物標志物是指“一種可客觀檢測和評價的特性，可作為正常生物學(xué)過程,、病理過程或治療干預(yù)藥理學(xué)反應(yīng)的指示因子”,，尋找和發(fā)現(xiàn)有價值的生物標志物已經(jīng)成為當(dāng)前生物、醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點,。然而,，生物標志物的發(fā)現(xiàn)，是一場砂礫淘金,、去偽存真的艱難征程,，面臨諸多挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)1 生物標志物的發(fā)現(xiàn),，海量篩選,，準入高，難度大
相比于基因組學(xué)和蛋白組學(xué),，代謝組學(xué)難度急劇增加,。原因有：
1. 目標物范圍更廣：基因/轉(zhuǎn)錄組只需測4種核苷酸排列，蛋白組測20種氨基酸排列,，代謝組則包含各類小分子代謝物,，要進行結(jié)構(gòu)鑒定可比大海撈針；
2. 需要交叉專業(yè)知識：如將代謝組學(xué)應(yīng)用在生物研究中,，需要分析化學(xué)背景進行分離檢測,，這些數(shù)據(jù)的正確解析和可視化需要有統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)；后需要了解生物學(xué)知識以詮釋數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)意義,；
3. 軟硬件要求高：使用的分析體系大都屬于儀器及其配套軟件,，比如色-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)里色譜可選GC-MS，LC-MS,，CE-MS,，質(zhì)譜根據(jù)靶向、非靶向可選QQQ,，Q-TOF,，IT-TOF等；海量數(shù)據(jù)采集完畢還需要專業(yè),、多功能數(shù)據(jù)分析平臺解讀數(shù)據(jù),，后還要對潛在生物標志物進行結(jié)構(gòu)鑒定，因此代謝組學(xué)每一步都是準入高,，難度大,！
挑戰(zhàn)2 如何去偽存真,，減少無意義差異物，找到真正的生物標志物
代謝組學(xué)巨大的挑戰(zhàn)之一,，是如何減少生物樣品本身,，或采集、保存,、前處理和分離檢測過程中產(chǎn)生“非預(yù)期”或“噪音”代謝物,，從而去偽存真，找到真正的差異生物標志物：
1. 個體情緒差異,、非目標病因的生理差異（近期飲食習(xí)慣,、喝水量、排尿量,、運動量,、生病、過敏）,、其他藥物的耦合作用/副作用,，都會對個體代謝物產(chǎn)生非預(yù)期的影響；
2. 在采集樣本時,，如血樣,、組織、器官,，采集者參差不齊的技術(shù)熟練度也會引入其他刺激和干擾因素,；
3. 樣品的保存同樣會引入大量干擾物或造成樣品變化。比如保存前是否存在溶血,，保存溫度,，冷凍時間長短等，都會使樣品產(chǎn)生不可預(yù)期的變化,；
4. 不同的樣品前處理手段,，如液液萃取、固相萃取,、蛋白沉淀等,，其化學(xué)、物理選擇性不同,；另外，操作人員的熟練度,、溶液量,、溶液污染、萃取柱批間差等樣本外的誤差,，都可能會造成樣品組內(nèi)和組間差異,。
海量的待選小分子目標物,，加上上述這些“不確定性”和“科學(xué)偏差”產(chǎn)生比生物標志物濃度更高、響應(yīng)更強的無意義組別差異物,，使得代謝組學(xué)在生物標志物發(fā)現(xiàn)的路上,，困難重重，猶如大海撈針,，沙里淘金,。雖然后續(xù)的統(tǒng)計分析會把大多數(shù)的這類干擾物去除，卻不能保證終能得到正確的生物標志物,，或使其處于顯著地位,。
雖然代謝組學(xué)研究困難重重，但經(jīng)過多年的研究探索,，科研界都認同利用代謝組學(xué)的思路發(fā)現(xiàn)生物標志物是方向正確,、前景廣闊的，相信隨著分析儀器,，特別是質(zhì)譜及其配套軟件和科學(xué)家研究水平的提高,，越來越多有用的生物標志物會被挖掘出來造福于人類。
島津是專業(yè)質(zhì)譜研發(fā),、生產(chǎn)廠家：從上世紀70年代開始研發(fā)扇形質(zhì)譜,，成功生產(chǎn)了*一臺商品化扇形磁場型質(zhì)譜GCMS LKB9000；80年代開發(fā)了基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF）和電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）,，島津科學(xué)家田中耕一先生在2002年因為MALDI離子源的研發(fā)獲得了諾貝爾化學(xué)獎,，因此島津擁有深厚的質(zhì)譜研發(fā)基礎(chǔ)和實力。
目前島津質(zhì)譜的產(chǎn)品線齊全,，有機質(zhì)譜包括單四極桿質(zhì)譜（SQ）,、三重四極桿質(zhì)譜（TQ）、高分辨質(zhì)譜離子阱飛行時間質(zhì)譜（IT-TOF）和四極桿飛行時間質(zhì)譜（Q-TOF）,；無機質(zhì)譜有ICP-MS,；生命科學(xué)領(lǐng)域有MALDI-TOF、質(zhì)譜顯微鏡等,。這些質(zhì)譜儀器與分離技術(shù)聯(lián)用,，滿足科學(xué)研究的各種需求?；趰u津質(zhì)譜,，國內(nèi)高校研究所發(fā)表了多篇代謝組學(xué)用于腦卒中、癌癥和動物生理相關(guān)的生物標志物發(fā)現(xiàn)的文章,，在此系列微信中挑選出典型案例,，幫助讀者進一步了解疾病和生理現(xiàn)象。