人体代谢通路航拍—代谢组学专题(1)

代谢组学(metabolomics/metabonomics)

是研究关于生物体内源性代谢物质的整体及其变化规律的科学。代谢组学的中心任务包括检测、量化和编录生物内源性代谢物质的整体及其变化规律，联系该变化规律与所发生的生物学事件或过程的本质。作为基因组，转录组，蛋白质组的“终端”，能够更直接，更准确的反映生物体的病理生理状态。

作为全局系统生物学的基础和系统生物学的一个重要组成部分，代谢组学是以物理学基本原理为基础的分析化学；是以数学计算与建模为基础的化学计量学和以生物化学为基础的生命科学等学科交叉的学科。

代谢组学类似于“航拍”技术，它不做任何假设，针对疾病和健康两种状态（人群）进行代谢物全谱检测，帮你寻找出与疾病相关的一组差异物，可能会有好几十个，从它们所在的被上调或下调的代谢通路上我们再去找到关键的代谢（限速）酶，再找到它们上游的调控基因。

一目了然的“航拍”

代谢组学有很多功能，如生物标志物的发现，疾病早期诊断和预测，药物或营养干预的评价，药物毒性评价，代谢工程研究，等等，但它也仅仅是个平台技术，不是万能的，无法独立开展机制性研究；而用代谢组学与分子生物学协同研究，进行“导航”，就可以起到事半功倍的作用。

从代谢物的覆盖程度上分，代谢组学可以分为两种：全代谢组学和靶向代谢组学。

全代谢组学，顾名思义，就是把所有的代谢物都检测一遍；而靶向代谢组学，就会更有重点的看某些代谢通路，比如三羧酸循环、糖酵解等。虽然全代谢组学的覆盖面更广，但是灵敏度不够；如果有一些实验或者文献的线索，还是看靶向的代谢组学比较好。

此外，这几年脂质代谢组学也有一些发展，属于新兴领域。由于脂质的理化特性和多数代谢物不同，脂质代谢组学需要用普通代谢组学不同的分离方法。

优点：

1.代谢物的种类较少，远少于基因组和蛋白组所检测到的数目;

2.基因和蛋白质的微小变化会在代谢产物上得到放大，从而更易检测;

3.无需建立全基因测序以及大量表达序列标签数据库;

4.目前对大多数小分子内源性代谢物的作用及其所在代谢途径及相关代谢通路的认识更加全面

缺点：

1.代谢物的覆盖度有限。一是不同代谢物理化性质差异很大，没办法都能够提取出来检测；二是一些代谢物质谱的方法不容易检测到；三是一些代谢物含量太低，所以检测不到。

2.如何确定是哪个代谢物的变化。现在还有很多代谢物没办法确定结构，这些数据就没用了。

3.检测到结果时间长。现在的方法一个样品要跑半个小时，有时候为了覆盖度好还要多跑几遍，考虑到重复组和对照组，工作量就很大了。

4.代谢组的数据分析难度大，需要有经验的专门的分析员来做。

5.数据的可重复性。生物体内能够干扰代谢物组成的变化很多，所以做实验的时候要设计好控制对照，保证同样的条件，否则温度、时间等因素对结果的影响都很大。

6.已知的代谢网络还是有限的，有一些可能有意义的变化会因为在分析时被忽略。

能量代谢    在胚胎发育的过程中糖主要以糖酵解途径(GP)、己糖胺生物合成途径(HBP)和磷酸戊糖途径(PPP)等代谢途径发挥作用。通过检测胚胎培养液中糖的吸收量和糖代谢源可以作为预测胚胎发育潜能的重要标记。

氨基酸    可以为胚胎的生长发育提供营养物质，维持渗透压，还可以拮抗活性氧和清除胚胎新陈代谢生成的氨。

可溶性人类白细胞抗原-G(sHLA-G）    sHLA-G 与胚胎的种植潜能成正比关系，并且 sHLA-G 与妊娠率有关。

耗氧量    总抗氧化能力(TAC)降低和活性氧基团(ROS)升高均可能导致 IVF-ET 的妊娠率降低。大量的实验数据已经证明低氧环境能够促进胚胎的发育，但低氧环境是否能够提高临床妊娠率还需要更多的实验资料证实。

此外还有以血小板活性因子(PAF)、瘦素等作为评价胚胎发育指标的研究。