代谢组学有哪些方法?

    代谢组学通常被定义为非靶向的,这意味着要检测的分子很少或没有先验。理想情况下,应该检测给定代谢组的每个分子。然而,由于代谢物的巨大物理和化学多样性,目前还不可能同时检测到所有代谢物。因此,必须使用补充的提取和分析方法。 核磁共振 (NMR) 和质谱 (MS) 是当今最广泛用于进行非靶向代谢组学的技术,两者都提供了广泛的应用。NMR 可以高可靠性地检测和量化复杂混合物中的代谢物。它还用于追踪代谢途径、细胞或活组织中同位素的命运。最后,核磁共振还用于确定分子的结构。MS 与气相色谱法 (GC-MS) 或液相色谱法 (LC-MS) 相结合,具有比 NMR 更灵敏的优势,尽管结构分辨率较低且结果重现性较低,但它可以检测更多数量的代谢物特征。随着质量分辨率的提高,质谱仪的发展已经能够检测样品中的数千种分析物。在将原始数据转化为代谢物浓度时,非靶向方法要求很高,这项操作需要复杂的算法、数据库和大量专业知识。一个重要的结果是速度慢,事实上,典型的实验不超过几百个样本。然而,在某些情况下,可以使用多变量分析直接处理光谱形状(质子 NMR)和质谱图(LC-MS 和 GC-Q-TOF)。因此,可以很容易地区分样本组和鉴别标记。这种方法称为“指纹识别”;它可以处理大量样本。在不破坏分析成本的情况下增加样品通量的另一种方法是使用有针对性的方法。在这种情况下,只有少数信息丰富的代谢物被测量,这大大加快了原始数据的分析速度。LC-MS/MS(液相色谱与三重四极杆质谱联用)可以以极高的灵敏度(atomoles)瞄准多达数十种代谢物,是一种很有前景的技术。最后,涉及化学或生化反应的常规方法,其产物通过分光光度法、荧光法或发光法测量可以有利地用于高通量。它们可以用微孔板进行,可以并行处理数十到数百个样本(实际上多达 9600 个!),并且非常适合自动化。最后但同样重要的是,代谢物数据及其相关元数据最好使用专用概念和软件存储在公共数据库中,这些概念和软件正在紧张开发中,最后使科学界对其进行重新分析。


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