代谢组学在中草药研究中的应用

代谢组学分析侧重于生物样品中大量的小分子代谢物的检测。目前,越来越多的专家学者将其应用于中草药的分析研究中。代谢组学分析被用于识别中草药的来源和地理分布,或者用于研究其对动物和人的药理作用和临床安全性。目前,核磁共振法、质谱法和液质联用法是代谢组学分析应用最广泛的方法,并且仪器的发展在代谢组学研究中草药在体内外代谢的生物标志物方面是一大驱动力。     

代谢组学技术及其应用的研究进展

代谢组学是一种研究生物体内所有小分子代谢物的系统生物学方法,它利用气相色谱质谱联用（GC—MS）,液相色谱质谱联用（LC—MS）,核磁共振波谱（NMR）等先进的仪器分析技术来检测各种生物样品中代谢物组的信息并结合模式识别等分析计算方法对所得代谢组学数据进行处理,最后综合解析这些数据以用于评价药物疗效、检测药物毒性、诊断疾病、分析疾病状态。代谢组学自提出以来发展十分迅速,目前已在药学、毒理学、疾病研究和诊断等领域得到广泛应用。本文主要对代谢组学的概念,研究方法及其应用进行综述,最后就代谢组学的发展趋势作一讨论。     

基于气相色谱的铅中毒大鼠尿液代谢指纹图谱研究

代谢组学是近年来新发展起来的一门学科,其在毒理学领域的应用越来越受到关注.本文通过对色谱条件的优化建立了一种基于气相色谱的代谢组学技术,检测铅染毒大鼠内源性代谢物谱变化,并运用主成分分析的模式识别方法对这一变化过程进行分析.发现正常组、低剂量染毒组、中剂量染毒组以及高剂量染毒组大鼠处于不同的空间位置,说明随着染毒剂量的不同,各组大鼠的尿液代谢指纹图谱发生了明显的变化.进一步分析发现,各组大鼠的气相色谱图谱在保留时间为3.5 min和5.5 min时的差异对上述总体差异的贡献最大.表明不同剂量的铅染毒能导致大鼠的尿液代谢指纹图谱发生明显的改变,这种改变能用结合模式识别的气相色谱技术检测出来;气相色谱技术可作为核磁共振技术等其它平台的补充工具用于代谢组学研究.     

代谢组学技术在兽药违规使用监测中的应用及研究进展

兽药残留分析检测技术的开发与创新是动物源性食品安全监测的重要研究内容。作为系统生物学的重要组成部分,代谢组学研究及其检测技术在动物源性食品安全领域发挥了不可或缺的作用。基于当前代谢组学技术在兽药残留检测领域的研究成果,阐述了代谢组学的概念、原理与分类;以"瘦肉精"和类固醇两类违禁兽药残留检测为例,简述了液相色谱串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS)、气相色谱串联质谱法(gas chromatographytandem mass spectrometry,GC-MS)等代谢组学常用检测技术对动物血液、尿液等生物样本进行残留分析检测的应用现状,分析了非靶向代谢组学与靶向代谢组学存在的精确度差与通量低等问题,以及代谢组学技术对大型仪器设备与专业数据库过度依赖的局限性;进一步提出了代谢组学技术在兽药残留检测的应用中应根据样品特点及检测目的,将多技术平台(液相色谱-电喷雾飞行质谱、超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱)、分析平台(主成分分析、偏最小二乘判别分析)与多组学技术(基因组学、转录组学、蛋白组学)联合使用以提高代谢组学技术在兽药残留检测领域的适用性与应用范围,为兽药残留分析检测提供新的研究方向。     

代谢组学及其在药用植物研究中的应用

指出了代谢组学是继基因组学和蛋白组学之后新兴的一门研究生物体内源代谢物的种类、数量及其在内外因素作用下变化规律的组学技术,是以组群指标分析为基础,以高通量检测和数据处理为手段,以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支.近年来,随着代谢组学积累的数据和信息量的增大,其在药用植物学各个领域的应用价值也与日俱增.主要对代谢组学的产生、研究方法和技术及其在药用植物研究中的应用进行了阐述,以期为相关研究提供参考.     

代谢组学方法在糖尿病肾病研究中的应用

糖尿病肾病作为糖尿病最严重的并发症之一.近年来其发病率持续上升,严重危害糖尿病人生命健康.目前用于诊断和治疗糖尿病肾病的常规方法效果并不理想,而代谢组学方法可一次性对待测样品中多种代谢产物进行定性、定量、高灵敏度分析.利用气相/液相色谱、质谱学方法、气质/液质联用,以及核磁共振等方法检测糖尿病肾病潜在生物标志物已成为目前该领域的研究热点,其结果对糖尿病肾病的早期诊断、致病机理研究、疾病有效治疗具有重要意义.本文从代谢组学常用分析工具、数据分析方法及其在糖尿病肾病研究中的应用三个方面进行综述,旨在阐述近几年代谢组学方法在糖尿病肾病研究中的应用进展.由于相关仪器设备本身分析能力的局限性及数据分析方法不全面,目前代谢组学方法距离临床应用仍有一定距离,但是随着分析技术的不断发展与完善,可以预见代谢组学策略终将可以被应用于糖尿病肾病以及其他疾病的早期诊断并指导相关疾病的治疗.     

生物炼制中的微生物细胞工厂

生物炼制是以可再生生物质资源为原料,生产能源与化工产品的新兴工业模式,是转变经济增长模式,保障社会经济可持续发展的重大战略需求。微生物细胞工厂是推动生物炼制技术发展的核心,世界各国纷纷设立重大研究计划支持细胞工厂的研究,以期获得生物炼制技术的领先地位。本文从细胞工厂的构建、基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、综合组学分析等方面出发,回顾了有关微生物细胞工厂基础研究方面的进展,讨论了目前亟待解决的关键问题和研究对策,展望了系统生物技术在构建微生物细胞工厂中的应用前景。     

代谢组学在监控运动员身体机能中的应用进展

代谢组学是一个全面的代谢物评估方法,包括测量生物样本的整体代谢标志物.用代谢组学方法研究运动训练的生物化学变化,可以及时、准确地了解训练对运动员身体机能的影响,系统全面地揭示不同项目运动中的物质代谢过程及特征,探寻运动训练引起运动员整体代谢的反应规律,充分发挥整合生物学的优势.结合代谢组学方法从代谢物层面反映运动训练后整体代谢特征模式,并根据代谢模式制定科学、合理、个性、安全的训练计划和膳食营养方案,对达到最大化运动训练效果、提高运动成绩、促进运动员健康具有重要意义.主要介绍了代谢组学在运动员身体机能监控中的应用现状,随着组学技术的不断发展,代谢组学将在运动医学以及运动人体科学研究的各个领域具有广泛的应用前景.     

植物代谢组学技术研究进展

 代谢组学对生物体或细胞中全部小分子代谢物进行定性、定量分析, 是继基因组学、蛋白组学之后又一门新兴的组学技术。植物代谢物在种类、含量、生理功能方面极具多样性, 因此植物代谢组学在代谢组学的研究中占据重要地位。植物代谢物是植物生理状态在代谢水平的反映, 从整体上研究植物代谢物的变化及其调控将为解析植物生长发育及其与环境因子的互作奠定基础。植物代谢组学已经被广泛的应用于代谢物积累模式及其遗传基础研究、代谢相关基因的鉴定及途径解析方面, 成为现代植物生物学研究中的热点领域之一。本文综述植物代谢组学分析技术的基本组成、发展状况及植物代谢组学应用于现代植物生物学研究的现状和趋势。     

植物应答高温和干旱胁迫组学研究进展

 近20多年来,基于高通量分析的系统生物学研究飞速发展,组学研究不断拓展。组学研究涉及核酸、蛋白、代谢物、表型等各个层次,包括基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学等一系列组学技术。非生物环境胁迫严重影响植物的生长发育,植物组学的技术方法有助于研究植物对非生物环境胁迫的应答机制。高温和干旱是全球气候变化的两个重要表征,亦是最可能同时出现的两个因子。本文综述基因组学、蛋白组学与代谢组学等组学技术用于分析植物应答高温和干旱胁迫的研究进展,以期为植物应答高温和干旱胁迫研究的未来发展提供参考。     

代谢组学在肿瘤研究中的应用

代谢组学是后基因组时代迅速发展起来的新兴学科,是在基因组学、转录组学和蛋白质组学之后,生命科学领域的重要组成部分.与前三者不同的是,代谢组学研究的是生物事件的终点,可以与生物事件建立直接的关系.肿瘤是严重危害人类健康的疾病之一,其发病率与死亡率都比较高,且肿瘤的发生发展过程中必然伴随着代谢的改变.在近些年来的肿瘤治疗当中,代谢组学的应用研究越来越深入.它可以在肿瘤早期进行诊断,并从代谢角度整体对肿瘤疾病进行分析,个体化治疗及预后的判断上有独特的优势.     

基于代谢组学的头颈癌生物标志物研究进展

 头颈癌被列为世界上第六大癌症,头颈癌的主要诱因是人类乳头瘤病毒、酒精和烟草。由于缺乏早期检测和风险评估的生物标记物,超过50%的头颈癌患者往往在晚期阶段才能确诊,5年期幸存率低于50%。基于代谢组学技术的高通量分析方法具有发现肿瘤相关标志物的潜能,综述了代谢组学技术在头颈癌生物标志物发现中的应用进展和存在的问题,展望了进一步研究的主要方向。     

基于代谢组学技术研究泽泻对高脂血症大鼠防治的生物化学作用机制

利用代谢组学方法鉴定泽泻对高脂饲料诱导的高脂血症治疗的尿液生物标示物和阐明生物化学作用机制。超高压液相色谱和质谱联用测定对照组、高脂血症模型组及泽泻提取物治疗组尿液,采用偏最小二乘判别分析法研究对照组、高脂血症模型组及泽泻提取物治疗组之间的代谢物谱差异,鉴定了14个生物标示物,高脂血症模型组高脂饲料上调了大鼠尿液硬脂酸酰胺、油酸酰胺、3-甲基尿苷、十六烷酰胺、吲哚-3-甲酸和肌酐,同时下调了二十四碳六烯酸、3-氧-甲基多巴、吲哚-3-甲酸葡糖苷酸、多巴胺、尿酸、苯丙氨酸、左旋肉碱和甲基肌苷。泽泻提取物逆转了这些异常上调和下调的生物标示物。泽泻提取物改善了由高脂饲料造成的异常的脂肪酸代谢、氨基酸代谢和嘌呤代谢。代谢组学技术能够应用于高脂血症及其泽泻对其治疗的生物化学作用研究。     

基于代谢组学的药源性肝损伤生物标志物发现

药源性肝损伤(DILI)是临床常见的药物不良反应之一,也是导致新药研发终止、限用或撤市的一个主要原因.目前,DILI的早期诊断和发病机制阐明都存在很大困难,其中一个重要原因就是缺少灵敏、准确的生物标志物.代谢组学重点研究处于生物信息流末端的内源性小分子代谢物,为疾病相关生物标志物的发现提供新的思路.本研究探讨了近期基于代谢组学的DILI生物标志物的相关代谢物.     

代谢组学中机器学习研究进展

以往代谢组学的综述都着眼于对其应用情况进行总结,而对机器学习方法的对比研究不多。为此,在分析讨论目前机器学习方法在代谢组学研究方面最新进展的基础上,对各种机器学习方法及在代谢组学研究上的应用效果进行了总结,给出了代谢组学研究所使用的数据源,比较了各方法的应用效果及其利弊,指出目前代谢组研究中存在的主要问题及可能的改进方案。列举了相关方法在疾病诊断、药物开发等方面的最新应用,展望了代谢组学的研究前景,以期为改进代谢组学研究中机器学习算法的研究工作提供启示和帮助。     

科学创新犹如渔夫打鱼

最近读到本领域的两篇高水平论文。第一篇论文是由哈佛医学院公共卫生学院的一个研究小组牵头,联合美国Lipidomics公司,利用脂质代谢组学技术,通过对脂肪组织、肝脏和血液等生物样品的全局脂类进行系统分析,揭示一个脂类调解的内分泌代谢通路直接参与胰岛素的作用和糖综合代谢稳态平衡过程,     

汞胁迫对Geobacter sulfurreducens PCA汞甲基化作用的代谢组影响

采用新兴的代谢组学技术, 筛选差异性细胞代谢物, 分析甲基汞生成和调控的关键代谢通路。在典型环境污染 浓度 (0~100 μg/L) Hg(II)的 胁迫下, 汞甲基 化微 生物Geobacter sulfurreducens PCA吸附/吸收的Hg(II)成为参与汞还原和甲基化的主要反应物质。初始 Hg(II)浓度为10 μg/L时, G. sulfurreducens PCA达到最高汞甲基化效率3.09%±0.16%。代谢组学数据显示, Hg(II)胁迫对胞内的碳水化合物代谢、核苷酸代谢和氨基酸代谢造成干扰。为了应对Hg(II)胁迫, G. sulfurreducens PCA增大了对能量的需求, 用来调控汞生物甲基化反应, 并对受损DNA进行修复。     

基于代谢组学研究的新策略在体育科学中的应用展望

体育科学的发展离不开生物医学的发展,随着后基因组时代的到来,代谢组学研究的策略在体育科学中有了长足的应用。对代谢组学的含义、产生的背景、研究领域以及代谢组学在体育科学中的应用等方面内容进行了介绍,并对当前代谢组学在体育科学研究中存在的问题以及今后的发展趋势试作了探讨,提出了我国体育科学工作者利用代谢组学研究技术进行功能基因组学研究的必要性和可能性。     

MPFGE: 一种有效的抑制水峰的方法及其基于NMR的代谢组学中的应用

建立适用于代谢组学研究生物体液样品的核磁共振测定实验方法。鉴于代谢组学研究的核磁共振测定中传统方法预饱和压抑水峰的实验结果不甚理想,通过在脉冲序列的适当位置引入新的脉冲元素,对相关脉冲序列进行结构改造,以延迟信号检测时间,消除梯度脉冲涡流电流效应的影响。由结果可知,建立了代谢组学研究的尿样、血样核磁共振检测方法 1D MPFGE 1H NMR、2D MPFGE1H1H COSY和2D MPFGE NOESY等新的脉冲序列实验方法。因此,新的核磁共振方法压制水峰效果好,实验谱图偏共振效应弱、基线平稳,明显优于传统的预饱和实验方法。在黄药子代谢组学研究中取得满意结果,实验方法亦适用于其它的相关代谢组学研究。     

微生物生物技术：应用微生物学基础

本书第一版出版于1995年。12年来,成百上千的原核和真核基因组得以测序,为了处理数量巨大的信息,出现了如基因组学、转录组学、蛋白质组学等的新技术。环境DNA文库技术为培养微生物的研究提供了新方法。大量已解释的序列数据库和优秀的计算软件的出现使得解释新序列成为可能。PCR和基因重组技术使得创造新性状的基因或者生物成为可能。基因组学、转录组学、代谢组学成为研究细胞代谢网络调节的重要工具。所有这些发展也改变了传统领域的生物技术。