一、代謝組分析技術(shù)概述
代謝組學(xué)是通過(guò)比較對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的代謝組(metabolomes,某一生物的所有代謝物組分),以尋找其它代謝譜差異的研究方法。這些差異可能與臨床生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)中研究的某些疾病相關(guān),也可能與藥物研發(fā)毒理研究中候選藥物攝入后的代謝改變有關(guān)。環(huán)境代謝組學(xué)在研究化學(xué)品接觸對(duì)野生生物和環(huán)境的影響方面日益受到重視。在農(nóng)業(yè)/化工領(lǐng)域,代謝組學(xué)可用于除草劑和殺蟲(chóng)劑的開(kāi)發(fā)。
代謝組學(xué)譜型分析與基因表達(dá)研究或蛋白質(zhì)組學(xué)分析這些只揭示細(xì)胞中發(fā)生的一部分行為的研究不同,它能描述某一時(shí)刻細(xì)胞的完整生理狀態(tài)。更重要的是,如果能把蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)整合在一起(一種稱(chēng)為系統(tǒng)生物學(xué)的整合性研究思路和方法),將獲得生命有機(jī)體生物學(xué)更完整的圖像。
應(yīng)用領(lǐng)域:
£ 疾病診斷和發(fā)病機(jī)制研究
£ 藥物毒理學(xué)、新藥篩選、藥物安全評(píng)價(jià)
£ 中藥研究及中醫(yī)結(jié)合
£ 植物和農(nóng)業(yè)研究
£ 微生物與發(fā)酵研究
£ 食品健康、食品安全的研究
£ 新能源發(fā)掘
質(zhì)譜在代謝組學(xué)中的應(yīng)用
質(zhì)譜(MS) 因具有廣泛的動(dòng)態(tài)范圍、能進(jìn)行可重現(xiàn)的定量分析,而且能夠分析非常復(fù)雜的生理體液,已被用于代謝組學(xué)的研究中。由于這類(lèi)樣品的復(fù)雜性,為了盡可能多地檢測(cè)代謝物,在質(zhì)譜分析之前常常還要進(jìn)行分離(氣相色譜、液相色譜或毛細(xì)管電泳)。
LC/MS,GC/MS, NMR比較
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優(yōu)點(diǎn) |
缺點(diǎn) |
| LC/MS |
靈敏度較高,無(wú)需衍生化,適合極性較大物質(zhì) |
分離率不高,時(shí)間較長(zhǎng),具有偏向性 |
| GC/MS |
較好的分離效率和檢測(cè)靈敏度、適合極性較小物質(zhì) |
衍生化限制了應(yīng)用范圍,具有偏向性 |
| NMR |
精度高、對(duì)樣品限制少、不破壞樣品 |
靈敏度較低、動(dòng)態(tài)范圍有限 |
GC/MS分析
氣相色譜和質(zhì)譜(GC/MS)是分析揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的有效組合。氣相色譜使用運(yùn)載氣推動(dòng)分析物通過(guò)涂漬的熔融石英毛細(xì)管;诜治鑫镌跉庀嗪兔(xì)管內(nèi)涂層之間的不同分配實(shí)現(xiàn)分離。GC/MS 要求分析物能夠揮發(fā),以便在毛細(xì)管中進(jìn)行遷移。因此,分析物必須具有揮發(fā)性,或能夠經(jīng)過(guò)化學(xué)衍生具有揮發(fā)性。
LC/MS分析
液相色譜可以分離無(wú)揮發(fā)性和未衍生化的代謝物。因此,LC/MS可以分析的化合物種類(lèi)范圍比GC/MS 更廣。LC/MS最適合作為未知代謝物研究中的探索方法,或者在多種目標(biāo)代謝物由于揮發(fā)性問(wèn)題不能用GC/MS 進(jìn)行分析時(shí)采用。
LC/MS分析
液相色譜可以分離無(wú)揮發(fā)性和未衍生化的代謝物。因此,LC/MS可以分析的化合物種類(lèi)范圍比GC/MS 更廣。LC/MS最適合作為未知代謝物研究中的探索方法,或者在多種目標(biāo)代謝物由于揮發(fā)性問(wèn)題不能用GC/MS 進(jìn)行分析時(shí)采用。
本平臺(tái)擁有的儀器設(shè)備:
LC MS: Waters XEVO G2 QTOF;Thermo LTQ Orbitrap 液質(zhì)聯(lián)用儀;Waters Quattro Premier XE三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀
GC MS:Agilent 7890A氣相色譜儀和5975C質(zhì)譜儀
NMR: AVANCE III 600MHz全數(shù)字化核磁共振譜儀
二、實(shí)驗(yàn)大致流程:
根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)獲得的不同來(lái)源的樣品(血液、尿液、舌苔、細(xì)胞、微生物及動(dòng)植物組織樣本等)進(jìn)行樣品預(yù)處理,分別結(jié)合多維色譜分離和后續(xù)的串聯(lián)質(zhì)譜鑒定,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同來(lái)源樣品代謝物進(jìn)行分離和鑒定的目的,而后進(jìn)行后續(xù)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的分析,包括代謝物鑒定、定量、統(tǒng)計(jì)分析及生物學(xué)意義解釋等。
LC/MS原理:
下圖為整個(gè)的實(shí)驗(yàn)流程:
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蘇州帕諾米克生物醫(yī)藥科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng):諾米代謝)于 2013 年在蘇州工業(yè)園區(qū)成立,是中國(guó)最早成立、規(guī)模最大的代謝組學(xué)公司之一,致力于打造代謝組學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與營(yíng)養(yǎng)全方案提供商,成為每個(gè)人的代謝管家。諾米代謝業(yè)務(wù)板塊包括組學(xué)技術(shù)服務(wù)、臨床質(zhì)譜、組學(xué)臨床產(chǎn)品與生物大數(shù)據(jù)平臺(tái),為全球客戶(hù)提供更快更精準(zhǔn)的代謝組學(xué)技術(shù)服務(wù)、臨床產(chǎn)品及大數(shù)據(jù)服務(wù)。
諾米代謝由“國(guó)家千人”計(jì)劃人才、金雞湖科技領(lǐng)軍人才領(lǐng)銜,創(chuàng)始及核心團(tuán)隊(duì)來(lái)自于哈佛大學(xué)、MD Anderson Cancer Center、UC Davis、加拿大 TMIC、北京大學(xué)、中科院等國(guó)內(nèi)外知名高?蒲性核,涵蓋代謝組學(xué)、生物信息學(xué)、生物大數(shù)據(jù)、質(zhì)譜、藥學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)。諾米代謝在蘇州、南京、北京、南昌、成都、金華、東莞的實(shí)驗(yàn)室共運(yùn)行 80 余臺(tái)全型號(hào)進(jìn)口質(zhì)譜設(shè)備,覆蓋代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)服務(wù)、臨床研發(fā)與檢驗(yàn)等領(lǐng)域。
基于自身完整的樣品預(yù)處理平臺(tái)、高分辨率質(zhì)譜平臺(tái)、海量代謝物庫(kù)與核心匹配算法、臨床大隊(duì)列樣本與組學(xué)大數(shù)據(jù)、獨(dú)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)“全靶”技術(shù)平臺(tái)、及領(lǐng)先的云數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) BioDeep™ ,諾米代謝已為國(guó)內(nèi)外 400 余家知名科研院所、400 余家三甲醫(yī)院以及食品與制藥企業(yè)提供全面、專(zhuān)業(yè)的代謝組學(xué)技術(shù)服務(wù)。服務(wù)項(xiàng)目囊括非靶向代謝組學(xué)、靶向代謝組學(xué)、全靶、脂質(zhì)組學(xué)、蛋白組學(xué)、風(fēng)味組學(xué)、空間及單細(xì)胞代謝組學(xué),應(yīng)用領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品、營(yíng)養(yǎng)、腫瘤、心血管疾病、代謝類(lèi)疾病及腸道微生物相關(guān)的研究領(lǐng)域,覆蓋 100 余項(xiàng)細(xì)分檢測(cè)分析服務(wù)內(nèi)容,為客戶(hù)提供個(gè)性化的代謝組學(xué)科研及臨床解決方案。
在質(zhì)譜精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)及組學(xué)臨床方面,諾米代謝有多個(gè)創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)管線(xiàn),涵蓋心血管疾病、腦卒中、腫瘤與腸道微生物方向的診斷、輔助診斷、早篩及用藥指導(dǎo)應(yīng)用。 基于自主國(guó)際領(lǐng)先的 MetaDiscovery™ 組學(xué)臨床技術(shù)平臺(tái),諾米代謝在 2021 年啟動(dòng)和實(shí)施了中國(guó) 10 萬(wàn)人群前瞻性腦卒中大隊(duì)列代謝組學(xué)研究計(jì)劃,將持續(xù)轉(zhuǎn)化多個(gè)臨床診斷與早篩產(chǎn)品,著力于利用代謝組學(xué)技術(shù)降低中國(guó)腦卒中的發(fā)病率。 諾米代謝目前已獲得元生創(chuàng)投、薄荷天使及沃生投資等行業(yè)知名基金的多輪投資,并取得科技領(lǐng) 軍企業(yè)、CMA 認(rèn)證企業(yè)、高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省民營(yíng)科技企業(yè)、ISO-9001 質(zhì)量管理體系認(rèn)證、 GLP 實(shí)驗(yàn)室、第三方醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所等資質(zhì),知識(shí)產(chǎn)權(quán) 30 余項(xiàng),臨床注冊(cè)產(chǎn)品 20 余項(xiàng)。諾米代謝 將在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力,為健康中國(guó) 2030 做貢獻(xiàn)。