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2018/11/23 代谢组学 最近代谢组学风起云涌，实验室好奇小师妹作为新时代的科研女工决定要踏入这个无尽之巅修炼一番，但在此之前需要我们博学的大师兄指点一二。  小师妹  师兄给讲讲代谢组学的故事呗。 这你就问对人了，可没有我不知道的，难得你有此“志向“，师兄来给你普及普及。   大师兄 话说希腊时期，人们发现从尿液的颜色，味道可以初步对糖尿病病症进行判断，这就是代谢组学的雏形。20世纪70年代，代谢轮廓分析（metabolic profiling）欣然而起 ，随后1985年英国帝国理工大学教授Nicholson的研究小分队从利用NMR（核磁共振）技术分析大鼠尿液过程中得到启发，于1999年提出了代谢组（metabonome），2000年Fiehn等人提出了代谢组学（metabolomics）。这不，咱们的主角粉墨登场啦。 小师妹 然后呢？然后呢？ 平常做实验没看你这么积极，接着听我说，作为四海八荒冉冉升起的新星，它肩负的使命就是为了告诉人们在细胞内到底发生了什么？生物体内有成千上万种代谢物，他们是糖、脂类、氨基酸、胆固醇等物质代谢产生的，并且各有各的极性。 大师兄  小师妹  我知道，我知道！三界中的植物体、微生物、哺乳动物都能产生许多代谢物。 说的没错，三界内的物质相辅相成，相互渗透，如同细密的线，编织成了一张错综复杂的网，使得生物体呈现出五彩斑斓的表型特征，只要受到外界的刺激，这些庞大的团体组织就会动荡不安，蠢蠢欲动。 大师兄 在这种情况下，代谢组学作为系统生物学的终端，观测了各大代谢物团体的实时动态变化，无限接近表型就能告诉我们机体内发生的一系列生物学事件，他关注的对象是生物体内本身就存在的分子量在1000Da以下的内源性代谢物。各路基因蛋白质小分子构成了细胞的生命活动，但他们分住上下游，君住长江头，它住长江尾，任何上游大分子的变化会引起下游末端小分子代谢物动荡。 小师妹 那我如何知道他们怎样造次？ 想要知道它发生的变化，使用我们的检测技术就可以搞定！质谱、电子电离（EI）、两性化学压力电离（APCI）、电喷雾电离（ESI）、高效液相色谱法（HPLC）、毛细管电泳（CE）、气相色谱（GC）、核磁共振（NMR）等。 大师兄 小师妹 所有技术全上，简直所向披靡！ 目前针对小分子代谢物，通常采用核磁共振（NMR）、气质联用（GC-MS）、液质联用（LC-MS）三大平台来进行定性，定量分析，这三大平台同样各有各的特征，将各种性格秉性的代谢物统统网罗、历经提取、检测、分离、分析重重关卡后乖乖分门别类。 大师兄 小师妹 这么多数据，大海捞针，宝宝做不到！ 不用担心，上述的海量数据就交给数据分析吧。主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）、正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）都是将海量多维数据进行降维分析的有效手段，通过对代谢物进行聚类分析、差异分析、代谢通路分析、富集分析进一步挖掘数据背后包含的生物学信息然后结合各种数据库进行鉴定。至今，困扰我们的也是如何从这些海量数据的信息里挖掘出最准确有效的代谢物，以及面对众多同分异构体怎样区分鉴定，但这些正是我们科研者孜孜不倦努力的方向呀！ 大师兄 小师妹 师兄说的是，不然还要咱这些科研汪干啥？不过，我最关心的是我们如何将这些技能应用到自己的研究中呢？ 打个比方，你最近做的肝毒性机制的动物模型不是发现一个关键调控因子，FXR受体严重受到抑制，检测了调控的靶基CYP7A1, Ntcp, Bsep发现有的上调有的下调，而这些靶基因属于胆汁酸肝肠循环通路上的关键因素，这些不同的变化让人摸不着头脑。 试想一下，如果用靶向代谢组学分析胆汁酸代谢情况，结合上游基因表达，对此通路的研究是不是更清楚了？另外再采用非靶向代谢组学分析整体代谢物的表达量，说不定又能发现模型中其他显著变化的代谢物，这些代谢物结合临床数据也许可以作为早期临床疾病诊断指标噢。 当然了，上述只是举例，它的研究方向可是广泛的咧！ 大师兄 小师妹 谢谢大师兄，有了你的这一番传道解惑，再加上对脂质组学的侦察（详情请看“深剖析组学鬼才-脂质组学”），我的代谢组学研习道路一片光明啊。 撰稿：胡丹丹 编辑：市场部
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