一、代謝組分析技術概述
代謝組學是通過比較對照組和實驗組的代謝組(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志物發(fā)現(xiàn)中研究的某些疾病相關,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。環(huán)境代謝組學在研究化學品接觸對野生生物和環(huán)境的影響方面日益受到重視。在農(nóng)業(yè)/化工領域,代謝組學可用于除草劑和殺蟲劑的開發(fā)。
代謝組學譜型分析與基因表達研究或蛋白質(zhì)組學分析這些只揭示細胞中發(fā)生的一部分行為的研究不同,它能描述某一時刻細胞的完整生理狀態(tài)。更重要的是,如果能把蛋白質(zhì)組學、轉錄組學和代謝組學的數(shù)據(jù)整合在一起(一種稱為系統(tǒng)生物學的整合性研究思路和方法),將獲得生命有機體生物學更完整的圖像。
應用領域:
£ 疾病診斷和發(fā)病機制研究
£ 藥物毒理學、新藥篩選、藥物安全評價
£ 中藥研究及中醫(yī)結合
£ 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)譜在代謝組學中的應用
質(zhì)譜(MS) 因具有廣泛的動態(tài)范圍、能進行可重現(xiàn)的定量分析,而且能夠分析非常復雜的生理體液,已被用于代謝組學的研究中。由于這類樣品的復雜性,為了盡可能多地檢測代謝物,在質(zhì)譜分析之前常常還要進行分離(氣相色譜、液相色譜或毛細管電泳)。
LC/MS,GC/MS, NMR比較
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優(yōu)點 |
缺點 |
LC/MS |
靈敏度較高,無需衍生化,適合極性較大物質(zhì) |
分離率不高,時間較長,具有偏向性 |
GC/MS |
較好的分離效率和檢測靈敏度、適合極性較小物質(zhì) |
衍生化限制了應用范圍,具有偏向性 |
NMR |
精度高、對樣品限制少、不破壞樣品 |
靈敏度較低、動態(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)性化學物質(zhì)的有效組合。氣相色譜使用運載氣推動分析物通過涂漬的熔融石英毛細管。基于分析物在氣相和毛細管內(nèi)涂層之間的不同分配實現(xiàn)分離。GC/MS 要求分析物能夠揮發(fā),以便在毛細管中進行遷移。因此,分析物必須具有揮發(fā)性,或能夠經(jīng)過化學衍生具有揮發(fā)性。
LC/MS分析
液相色譜可以分離無揮發(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,或者在多種目標代謝物由于揮發(fā)性問題不能用GC/MS 進行分析時采用。
LC/MS分析
液相色譜可以分離無揮發(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,或者在多種目標代謝物由于揮發(fā)性問題不能用GC/MS 進行分析時采用。
本平臺擁有的儀器設備:
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、實驗大致流程:
根據(jù)實驗設計,對獲得的不同來源的樣品(血液、尿液、舌苔、細胞、微生物及動植物組織樣本等)進行樣品預處理,分別結合多維色譜分離和后續(xù)的串聯(lián)質(zhì)譜鑒定,從而實現(xiàn)對不同來源樣品代謝物進行分離和鑒定的目的,而后進行后續(xù)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的分析,包括代謝物鑒定、定量、統(tǒng)計分析及生物學意義解釋等。
LC/MS原理:
下圖為整個的實驗流程:
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蘇州帕諾米克生物醫(yī)藥科技有限公司(簡稱:諾米代謝)于 2013 年在蘇州工業(yè)園區(qū)成立,是中國最早成立、規(guī)模最大的代謝組學公司之一,致力于打造代謝組學精準醫(yī)學與營養(yǎng)全方案提供商,成為每個人的代謝管家。諾米代謝業(yè)務板塊包括組學技術服務、臨床質(zhì)譜、組學臨床產(chǎn)品與生物大數(shù)據(jù)平臺,為全球客戶提供更快更精準的代謝組學技術服務、臨床產(chǎn)品及大數(shù)據(jù)服務。
諾米代謝由“國家千人”計劃人才、金雞湖科技領軍人才領銜,創(chuàng)始及核心團隊來自于哈佛大學、MD Anderson Cancer Center、UC Davis、加拿大 TMIC、北京大學、中科院等國內(nèi)外知名高校科研院所,涵蓋代謝組學、生物信息學、生物大數(shù)據(jù)、質(zhì)譜、藥學等領域的科學家團隊。諾米代謝在蘇州、南京、北京、南昌、成都、金華、東莞的實驗室共運行 80 余臺全型號進口質(zhì)譜設備,覆蓋代謝組學、蛋白質(zhì)組學檢測服務、臨床研發(fā)與檢驗等領域。
基于自身完整的樣品預處理平臺、高分辨率質(zhì)譜平臺、海量代謝物庫與核心匹配算法、臨床大隊列樣本與組學大數(shù)據(jù)、獨家知識產(chǎn)權“全靶”技術平臺、及領先的云數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) BioDeep™ ,諾米代謝已為國內(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、專業(yè)的代謝組學技術服務。服務項目囊括非靶向代謝組學、靶向代謝組學、全靶、脂質(zhì)組學、蛋白組學、風味組學、空間及單細胞代謝組學,應用領域包括農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品、營養(yǎng)、腫瘤、心血管疾病、代謝類疾病及腸道微生物相關的研究領域,覆蓋 100 余項細分檢測分析服務內(nèi)容,為客戶提供個性化的代謝組學科研及臨床解決方案。
在質(zhì)譜精準醫(yī)學及組學臨床方面,諾米代謝有多個創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)管線,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、早篩及用藥指導應用。 基于自主國際領先的 MetaDiscovery™ 組學臨床技術平臺,諾米代謝在 2021 年啟動和實施了中國 10 萬人群前瞻性腦卒中大隊列代謝組學研究計劃,將持續(xù)轉化多個臨床診斷與早篩產(chǎn)品,著力于利用代謝組學技術降低中國腦卒中的發(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 軍企業(yè)、CMA 認證企業(yè)、高新技術企業(yè)、江蘇省民營科技企業(yè)、ISO-9001 質(zhì)量管理體系認證、 GLP 實驗室、第三方醫(yī)學檢驗所等資質(zhì),知識產(chǎn)權 30 余項,臨床注冊產(chǎn)品 20 余項。諾米代謝 將在精準醫(yī)學與精準營養(yǎng)領域持續(xù)發(fā)力,為健康中國 2030 做貢獻。