【上海浦东解码生命科学研究院】代谢组学研究平台介绍

                                                                                                  

1、背景介绍

代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。

相比基因组和蛋白组的研究，代谢组学研究具有独特的应用优势：

• 基因和蛋白表达在功能水平上的微小变化会在代谢物上得到放大，使代谢物检测更容易；

• 代谢物的变化除了反应基因组变化外，还受到环境因素、肠道菌群的影响，其动态性更强，对生物体变化的反映更加灵敏；

• 代谢反应及终产物在各个物种的生物体系中都是类似的，因此，代谢组学方法学通用性更强；

• 代谢组学的技术不需建立全基因组测序及大量表达序列数据库，直接对几乎可以对所有样本类型进行检测，包括全血、血浆/血清、组织、细胞、细胞培养上清、尿液、粪便、食物、唾液、脑脊液、脂肪等。

基因组、转录组、蛋白质组等表型组广泛应用于临床疾病等的研究中，期望发现常见某种疾病的共性和突破口，代谢组表型针对其共性的代谢途径进行治疗可能是一个更好的精准医疗战略，代谢组恰好是表型组的生物学终点，是未来精准医疗中值得期待的重要战略。

2、服务分类

2.1 非靶向代谢组学（Untargetedmetabolomics）

非靶向代谢组学（Untargetedmetabolomics）是目前最为常用的代谢组学研究手段，其目的一般为广泛筛选待测样品中代谢物的种类，并获取定量信息，对生物现象进行总体认识。通过非靶向代谢组学筛选到的关键差异代谢通路，可为进一步研究提供线索和方向。非靶向代谢组学在疾病标志物开发、疾病机理和药理研究领域已得到广泛应用。

2.1.1 平台优势

采用代谢组学轮廓分析(untargetedprofiling)技术及代谢组学数据处理系统XploreMET为客户提供全自动、高通量、一站式的全谱代谢组学服务，包括以下部分：XploreMET管理系统、全自动实验体系、标准品数据库比对体系、NIST血清质控和强大技术团队。

2.1.2 技术路线

2.2定量代谢组学（Quantitativemetabolomics）

定量代谢组学（Quantitativemetabolomics），是在同一代谢网络或者具有特定功能代谢的一类小分子代谢物进行绝对定量检测的代谢组学方法。这种方法通过选择稳定同位素标记的标准品作为基质效应矫正，和一系列已知浓度的标准品来定量样本中代谢物的未知浓度。通过选择合适的样本前处理方法，优化色谱分离、质谱条件等对代谢物进行最优化检测，大大提高检测的灵敏度、准确性、特异性及重现性，从而精确检测出每一个指定的代谢物在生物样本中的浓度，该类研究在临床转化代谢组学中有着极其重要的意义，它可以给出临床上诊断的临界值。

技术路线：

   

2.2.1脂质组学

包括八大脂质（脂肪酰类、甘油脂类、甘油磷脂类、鞘脂类、固醇类、异戊烯醇类、糖脂类、聚酮化合物）276个亚类大于40000种脂质。

脂质组学是对生物体、组织或细胞中的脂质以及与其相互作用的分子进行全面系统的分析、鉴定，了解脂质的结构和功能，进而揭示脂质代谢与细胞、器官乃至机体的生理、病理过程之间的关系的一门学科，属于代谢组学的一部分。通过比较不同生理、病理状态下脂代谢网络的变化,揭示脂质在蛋白质表达和基因调控过程中的作用及在生命活动中所发挥的重要作用。

2.2.2胆汁酸全谱分析

采用LC-MS/MS技术平台可对近七十种胆汁酸绝对定性定量检测，确保多种同分异构体具获得较好的分离，并采用10个具有代表性的同位素胆汁酸作为内标校正，显著提高定性定量检测的准确性。本方法具有优异的灵敏度、精密度、重复性及准确性，可用于探索胆汁酸在各种疾病中的病因学、发病机理中所发挥的作用，挖掘其在疾病诊断、治疗及预后过程中的重要价值。

2.2.3游离脂肪酸全谱分析

在生物样本中游离脂肪酸仅占总脂肪酸的10%，且其含量低且动态波动范围较宽，一次性在生物样本中同时检测和定量尽可能多的游离脂肪酸是一份比较具有挑战的分析工作。我们使用LC-MS/MS可定性定量检测尿液、全血/血清/血浆等生物样本中的全谱游离脂肪酸，通过检测游离脂肪酸水平来反映机体的脂质代谢、糖代谢及内分泌功能状态，对探索疾病的发病机理及防治有十分重要的意义。

2.2.4肠道菌群-宿主代谢物检测

肠道细菌能够参与宿主代谢，与宿主构成共代谢关系。我们对尿液和粪便中的宿主-共生肠道菌代谢物进行检测，苯丙氨酸代谢、脂肪酸代谢、糖代谢、嘌呤嘧啶代谢等。根据物质的化学结构类型进行分类，主要为苯类、吲哚类、碳水化合物类、氨基酸类、脂肪酸等类物质。肠道菌群代谢物的准确测定，在肠道菌群和宿主代谢互作的疾病机制及防控研究中意义重大，是该研究领域创新的基础工具方法。

2.3数据分析软件

3、服务流程

探讨研究内容、设计方案实验——填写检测分析要求、签订合同并寄样——样品检测及数据分析——获取数据分析报告、探讨实验结果并验收。

4、技术设备

4.1 GC-TOF/MS

• 业界领先的采集速率，最优的数据完整性；

• 自动峰识别和自动解卷积算法；

• 动态信号跟踪技术(DSL)，优异的动态线性范围；

• 先进的数据挖掘算法，提高被基质或共流干扰物遮盖化合物的识别效率；

• 全自动检测流程：样品衍生化、进样、检测、数据挖掘、统计。

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• 优异的耐用性，实现复杂基质中低含量分析物的重现性检测；

• 采用高速采集速率，可靠定量更多分析物；

• 快速极性切换可涵盖单次进样中的正负模式下离子化化合物；

• 配备Xtended DynamicRange检测器，实现简单易用的方法转换与高灵敏度；

• 可同时获取全扫描（MS）和MRM（MS/MS）数据，揭示样品复杂性。

 5、应用方向