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代謝組學(xué),,妙手何來(lái),?|邁理奧,開(kāi)拓代謝組學(xué)新科技的先鋒
今天要講到的代謝組學(xué)妙手來(lái)自何方,?
來(lái)自我們優(yōu)秀的用戶——邁理奧(Meliomics),。
邁理奧的快速崛起,源自于他們對(duì)代謝組學(xué)領(lǐng)域的深刻理解和持續(xù)創(chuàng)新,,而安捷倫出色的儀器和解決方案也為其提供了重要支持,。
日前,我們有幸采訪到了邁理奧首席科學(xué)家厲良教授(加拿大皇家科學(xué)院院士)和學(xué)術(shù)總監(jiān)李佳博士,,深入了解了代謝組學(xué)領(lǐng)域及其檢測(cè)環(huán)節(jié)所面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇,。
厲良教授是享譽(yù)國(guó)際的質(zhì)譜和代謝組學(xué)專家,加拿大皇家科學(xué)院院士,、加拿大國(guó)家代謝組學(xué)研究創(chuàng)新中心聯(lián)合主任,、加拿大阿爾伯塔大學(xué)終身教授、人類代謝組計(jì)劃聯(lián)合發(fā)起人,、人類代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) HMDB 聯(lián)合創(chuàng)始人,,積累了豐富的學(xué)術(shù)成果,獲得諸多行業(yè)贊譽(yù)。

圖 1. 厲良教授正在接受采訪
什么是代謝組學(xué),?
隨著人們生活水平的提高,,健康已成為重要關(guān)注點(diǎn)。常規(guī)體檢通過(guò)檢測(cè)肌酐,、尿酸,、膽紅素等代謝物來(lái)評(píng)估健康狀態(tài)。然而,,對(duì)于某些復(fù)雜的疾病,,常規(guī)檢測(cè)方法可能無(wú)法提供足夠的信息,需要更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)輔助,。以新生兒篩查為例,,代謝組學(xué)技術(shù)能在幾分鐘內(nèi)快速識(shí)別 40 多種遺傳代謝病的生物標(biāo)志物。
那么,,什么是代謝組學(xué)呢,?代謝組學(xué)是通過(guò)質(zhì)譜等高通量技術(shù)手段,研究和發(fā)現(xiàn)特定生理時(shí)期內(nèi)生物體的所有低分子量的物質(zhì),,并進(jìn)行定性和定量分析,,探索代謝物變化與生物過(guò)程之間的有機(jī)聯(lián)系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),,代謝組學(xué)就是研究生物體內(nèi)所有小分子代謝物的科學(xué),。
癌細(xì)胞為了滿足自身快速增殖的能量需求,通常會(huì)加速和增加生物能量代謝途徑,,包括通過(guò)糖酵解提高葡萄糖攝取以及引起三羧酸循環(huán)的變化,。想象一下,借助代謝組學(xué)技術(shù),,我們有望在癌癥早期進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和干預(yù),,避免病情發(fā)展到晚期擴(kuò)散才進(jìn)行治療。這種早期診斷和干預(yù)策略,,能夠顯著提升治療效果,,改善患者的生存質(zhì)量。

圖 2. 葡萄糖,、乳酸和三羧酸循環(huán)對(duì)抗腫瘤免疫的影響
質(zhì)譜檢測(cè)在代謝組學(xué)領(lǐng)域面臨哪些挑戰(zhàn),?
如何應(yīng)對(duì)?
代謝組學(xué)領(lǐng)域的研究在檢測(cè)環(huán)節(jié)面臨很多挑戰(zhàn),,厲良教授介紹到,,代謝物常用質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè),但檢測(cè)方法還有幾個(gè)層面亟待提升,。邁理奧正在通過(guò)顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)克服常規(guī)代謝組學(xué)方法的瓶頸,,從而提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率,。
01 代謝物的檢測(cè)覆蓋率:
很多代謝物電離效率不高或難以在色譜柱上保留,導(dǎo)致質(zhì)譜不容易捕捉到這些物質(zhì),。
針對(duì)這一問(wèn)題,邁理奧巧妙運(yùn)用了化學(xué)衍生化的方法,,使代謝物擁有疏水基團(tuán)和叔胺結(jié)構(gòu),,顯著提高其色譜柱的保留性能和離子化效果,結(jié)合安捷倫高分辨質(zhì)譜儀器,,提升代謝物檢測(cè)靈敏度 10-1000 倍,,可檢測(cè)8000-13000 個(gè)色譜峰對(duì),極大地提升了代謝物的檢測(cè)效率,。使得更多的代謝物能夠被準(zhǔn)確,、全面地檢測(cè)到。
02 代謝物的定量分析:
代謝物的準(zhǔn)確定量應(yīng)使用其對(duì)應(yīng)的同位素內(nèi)標(biāo)矯正,,但并不是所有代謝物均有同位素內(nèi)標(biāo),,或即使有,價(jià)格往往非常昂貴,。
針對(duì)這一難題,,邁理奧采用同位素雙標(biāo)記的方法,為每種代謝物生成一一對(duì)應(yīng)的同位素內(nèi)標(biāo),,進(jìn)行精確的定量分析,。代謝組學(xué)研究中很多時(shí)候不需要絕對(duì)定量檢測(cè),僅需要通過(guò)相對(duì)定量檢測(cè)確定代謝物的變化趨勢(shì),,即可為進(jìn)一步研究和轉(zhuǎn)化提供重要參考,。
03 代謝物的鑒定:
質(zhì)譜靈敏度較高,因此會(huì)檢測(cè)到很多離子信號(hào),,但是如何鑒定其為具體的某種代謝物,,這方面能力仍然需要提升。
為了得到更準(zhǔn)確的代謝物鑒定結(jié)果,,邁理奧建立了專業(yè)的三層級(jí)代謝物鑒定數(shù)據(jù)庫(kù),,實(shí)現(xiàn)了1400+個(gè)代謝物的精準(zhǔn)鑒定和7000+個(gè)代謝物的可靠推定。為了進(jìn)一步提高代謝物的鑒定能力,,邁理奧正在構(gòu)建基于 AI 的規(guī)模更大,、更專業(yè)化的數(shù)據(jù)庫(kù),此舉旨在提高鑒定精度,,確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,,從而為科學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供更加可靠的支持。

圖 3. 邁理奧技術(shù)人員進(jìn)行代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)
在代謝組學(xué)研究領(lǐng)域,,
質(zhì)譜儀需要滿足哪些要求,?
在代謝組學(xué)研究領(lǐng)域中,,質(zhì)譜儀發(fā)揮著非常重要的作用,因此厲良教授認(rèn)為,,質(zhì)譜儀需要盡量滿足以下要求:
1
靈敏度,,確保能夠檢測(cè)出樣本中濃度很低的化合物,使多種代謝物的峰強(qiáng)度和面積都能得到很好的體現(xiàn),;
2
分辨率,,確保能夠區(qū)分并準(zhǔn)確識(shí)別具有接近質(zhì)量數(shù)的多種代謝物;
3
穩(wěn)定性,,確保從樣品前處理,、液相分離、到質(zhì)譜檢測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)都保證較高的穩(wěn)定性,,從而確保大隊(duì)列和長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)項(xiàng)目都能保證檢測(cè)輸出的一致性,;
4
數(shù)據(jù)處理能力,確保有軟件能便捷地把各種峰型的結(jié)果進(jìn)行分析匯總,。

圖 4. 安捷倫儀器
安捷倫的高端質(zhì)譜儀器,,在靈敏度、分辨率,、穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)處理方面都可以滿足需求,,而且在性價(jià)比方面也占有一定優(yōu)勢(shì),方便將來(lái)向更多的實(shí)驗(yàn)室推廣整套技術(shù)和解決方案,。

圖 5. 安捷倫軟件界面
代謝組學(xué)的臨床轉(zhuǎn)化和應(yīng)用前景,?
在基因組-轉(zhuǎn)錄組-蛋白質(zhì)組-代謝組的系統(tǒng)生物學(xué)框架內(nèi),代謝組學(xué)處于最下游,,最接近生物表型,,比其他組學(xué)更具時(shí)間敏感性,因此可以更容易直接與表型建立關(guān)系,。通俗點(diǎn)講,,就是我們的基因可能不會(huì)經(jīng)常變化,但是代謝物卻在一直變化,,觀察整個(gè)代謝組的變化,,可以評(píng)估人體的健康或疾病狀態(tài),例如最常見(jiàn)的就是糖檢測(cè)和診斷糖尿病之間的聯(lián)系,。

圖 6. 系統(tǒng)生物學(xué)與人體表型之間的聯(lián)系
目前,,代謝組學(xué)在臨床領(lǐng)域的應(yīng)用主要有三個(gè)方面:
1
疾病生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn):代謝組學(xué)可以幫助識(shí)別與特定疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物,這些標(biāo)志物可用于疾病的早期診斷,、疾病的分型或預(yù)后評(píng)估,。這對(duì)于提高疾病的檢測(cè)精度和患者管理具有重要意義。
2
藥物代謝與反應(yīng)監(jiān)測(cè):在藥物開(kāi)發(fā)的臨床試驗(yàn)階段(包括一期,、二期和三期),,代謝組學(xué)通過(guò)分析代謝組的變化,,幫助明確藥物的作用機(jī)制。此外,,它還可以用于評(píng)估不同人群對(duì)治療的響應(yīng)水平,,支持精準(zhǔn)醫(yī)療的實(shí)施。
3
疾病預(yù)防和健康管理:通過(guò)觀察多種代謝物(如指紋圖譜)的變化,,代謝組學(xué)可以評(píng)估個(gè)體的整體健康狀況,,并預(yù)測(cè)潛在的疾病風(fēng)險(xiǎn)。這為早期干預(yù)提供了依據(jù),,有助于預(yù)防疾病的發(fā)生。
邁理奧是誰(shuí),?
作為開(kāi)拓代謝組學(xué)新科技的先鋒,,邁理奧在首席科學(xué)家厲良教授的全程指導(dǎo)下,組建了以歸國(guó)博士趙爽為核心的專業(yè)團(tuán)隊(duì),,創(chuàng)建了 DeepMarker MT 代謝組學(xué)平臺(tái)和 DeepMarker LT 脂質(zhì)組學(xué)平臺(tái),,專注于全方位、個(gè)性化,、一站式的科研服務(wù)和創(chuàng)新醫(yī)療診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā),,推動(dòng)生物標(biāo)志物探索、健康檢測(cè)等生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與變革,。
顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新突破了常規(guī)方法的瓶頸,,已應(yīng)用于數(shù)百項(xiàng)研究,涉及疾病診斷,、健康監(jiān)測(cè),、藥物研發(fā)、中醫(yī)藥研究,、食品農(nóng)業(yè),、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,助力高水平的科學(xué)研究以及高效的臨床轉(zhuǎn)化,,成果顯著,,如阿爾茨海默癥(加拿大腦計(jì)劃)生物標(biāo)志物的探索、烏帕替尼(艾伯維)的新適應(yīng)癥療效評(píng)估,、食品發(fā)酵過(guò)程監(jiān)測(cè)等,,體現(xiàn)了更高靈敏度、高覆蓋率,、高精準(zhǔn)定量,、高穩(wěn)定性的全方位、多層面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),。
結(jié)語(yǔ)
代謝組學(xué)作為后基因組時(shí)代發(fā)展最快,、熱門(mén),、極具潛力的組學(xué)新興學(xué)科,廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)各領(lǐng)域,,為發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物,、探尋疾病機(jī)制等提供了強(qiáng)大的技術(shù)平臺(tái)。感謝邁理奧一直走在突破代謝組學(xué)技術(shù)瓶頸,、助力千億級(jí)疾病早篩市場(chǎng)的道路上,。安捷倫也將繼續(xù)與邁理奧及各位行業(yè)合作伙伴通力協(xié)作,通過(guò)提供尖端,、穩(wěn)定,、高性能的產(chǎn)品平臺(tái),以及專業(yè)的服務(wù)和支持,,助力更多本土企業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和發(fā)展,。