代谢组学技术
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代谢组学是一门研究生物体内代谢物的科学领域,它通过半定量和定量分析生物体内代谢物的水平来了解生物体的生理状态和疾病情况。这种方法能够为疾病研究提供重要信息,特别是在疾病的早期诊断和生物标志物发现方面。
检测平台包括核磁共振(NMR)、气相色谱-质谱(GC-MS)、液相色谱-质谱(LC-MS)等,研究人员可以根据研究的目的、样本的类型等选择合适的分析平台,亦可以同时运用多种平台进行分析,达到更加完善、全面的研究目的。
核磁共振(NMR):核磁共振是一种常用的代谢组学技术,它通过测量原子核在外部磁场中的能量吸收和释放来获得代谢物的光谱数据。氢核(1 H-NMR)是最常用的目标核,因为生物样本中富含氢原子。其他核如碳(13C-NMR)和磷(31 P-NMR)也可以用于获取不同类型的代谢信息。优点是对样品无破坏性,测定无偏向性,既适用于血液、尿液体液等液体样品,也适用于组织和器官等固体样品,并且测定速度快,可实现样品代谢组的动态监测,缺点主要是分辨率较低 质谱分析:质谱分析是另一种常用的代谢组学技术,它基于质荷比(m/z)和代谢物的相对丰度来生成光谱数据。在质谱分析中,生物样本首先需要被电离,然后通过质谱仪来分析。不同分子的电离化合物将产生不同的峰模式,从而定义了代谢物的指纹。主要有液相色谱-质谱联用(LC-MS)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)等。
液相色谱-质谱联用(LC-MS):LC-MS是代谢组学中最常用的技术。它使用液相色谱柱来分离不同化学性质的代谢物,然后通过质谱分析来检测和定量这些代谢物。LC-MS优势主要表现在样品制备和前处理简单、实验重复性好,分辨率高,分离和分析范围广,缺点则主要表现在数据库完善程度不够,定性相对困难。
气相色谱-质谱联用(GC-MS):GC-MS是代谢组学研究的技术,具有技术成熟稳定、分辨率高等特点,同时,由于具有相对完善的数据库,使得定性也好一些,缺点则主要表现在样品处理复杂,并且对于不易衍生化的物质定性和定量较困难,影响了该技术在更大范围内的使用。
代谢组学技术
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非靶向代谢组学是一种用于研究生物体内代谢物的高通量分析方法,它不限定于事先确定的代谢物或化合物。与靶向代谢组学不同,非靶向代谢组学不需要预先选择特定的代谢物或通路进行分析,而是通过同时检测和分析生物体内的大量代谢物,以了解生物体内的代谢状态和变化。
(1)非靶向代谢组学(Untargeted Metabolomics)是指采用 LC-MS、GC-MS、NMR技术,无偏向性的检测细胞、组织、器官或者生物体内受到刺激或扰动前后所有小分子代谢物(主要是相对分子量1000 Da以内的内源性小分子化合物)的动态变化,并通过生信分析筛选差异代谢物,对差异代谢物进行通路分析,揭示其变化的生理机制。
(2)靶向代谢组学(Targeted Metabolomics)是针对特定一类代谢物的研究分析。二者各有优缺点,经常结合使用,用于差异代谢产物的发现和定量,对后续代谢分子标志物进行深入的研究和分析,这在食品鉴定、疾病研究、动物模型验证、生物标志物发现、疾病诊断、药物研发、药物筛选、药物评估、临床研究、植物代谢研究、微生物代谢研究中发挥重要作用。
靶向与非靶向代谢组学
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