Metabolomics: Concept, methods and potential prospect in marine biology

The term "omics" refers to the comprehensive analysis of a specific biological system.With the development of omics,a number of omics subdisciplines have emerged,which play an important role in system biology.As a subdiscipline of omics,metabolomics provides a comprehensive analysis of the metabolome and has been widely applied to various fields of biology.In this paper,we introduce the concept,approaches,applications,and promising prospects of metabolomics.     

柞蚕蛹培养蝉花的孢子粉和孢梗束的代谢组分析

已有研究表明,人工培养蝉花与野生蝉花的功效非常相似,具有替代野生蝉花的潜力。本实验通过基于HPLC-TOF/MS的代谢组学的方法,将人工蝉花孢子部分和孢梗束部分进行代谢物组差异分析比较。分析柞蚕蛹培养的蝉花孢子部分和孢梗束部分代谢产物的差异,将为开发蝉花活性部位产品提供理论依据。结果表明,柞蚕蛹培养蝉花的孢子部分和孢梗束部分之间的代谢产物差异显著。经谱库检索鉴定,得到88个差异化合物,其中78个化合物在孢子部分含量较高。柞蚕蛹培养蝉花的孢子和孢梗束之间代谢组显著不同,孢子部分含有较多的生物活性物质和营养物质,因此,柞蚕蛹培养蝉花的孢子粉具有较大开发潜力。     

罕见病诊断的相关技术及发展

 罕见病大多数是遗传性疾病,其发病率低,种类繁多且表型复杂多样,导致临床上难以进行及时和准确的诊断。随着分子遗传学、分子诊断技术、基因测序技术及组学技术的进步,罕见病诊断取得了重大发展。在传统基因检测技术基础上,二代测序技术迅速发展并广泛应用于罕见病的诊断和研究中,三代测序技术也展示出潜在应用价值。虽然传统的酶学检测技术仍占有重要地位,但已不能满足罕见病诊断的需求;蛋白质组学、代谢组学的崛起,使多种罕见病的准确诊断成为可能。同时结合分子影像技术和生物信息技术,计算机辅助诊断也展现出了广泛的应用前景。     

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。     

基于洛杉矶–北京迁徙人群的大气污染暴露相关急性健康效应标志物的代谢组学研究

采用定组设计, 以14名洛杉矶加州大学–北京大学交换学生为受试者, 建立基于气相色谱–质谱联用的尿液非靶向代谢组学方法, 采用包括(正交)偏最小二乘回归判别分析在内的多种统计方法识别差异物质,并基于色谱–质谱信息进行结构鉴定。通过固定站点监测数据评价研究期间两地的大气污染物暴露, 采用混合效应线性模型探索污染物与指征氧化损伤的生物标志物间的关联。结果表明, 两地的暴露变化与人体能量代谢、氧化损伤、肠胃菌群、蛋白质与 RNA代谢(可能涉及细胞凋亡)等通路变化之间可能存在关联, 受试者尿液中的尿囊素、胱氨酸和假尿嘧啶水平在北京显著上升。当以尿囊素作为指征机体急性氧化损伤的标志物时, 其变化与0~96小时的PM_2.5 、0~24小时的 CO、24~48小时的NO₂、48~72小时的O₃以及24~72小时的SO₂暴露有较强的相关性。结果表明北京与洛杉矶间大气污染物暴露的差异可能导致受试者体内氧化损伤负担发生变化, 同时体内可能产生抗氧化损伤的生理活动, 例如通过调动能量代谢通路抵御氧化还原失衡造成的氧化损伤负担。     

基于代谢组学分析COPD肾虚痰瘀证与异常黑胆质证共性特征

 从代谢组学角度进行慢性阻塞性肺部疾病(COPD)中维西医病证结合的临床研究,解析中维医不同分型间及其与正常人群间代谢表型的构成差异,寻找并鉴定中维医证型的代谢生物标记物,阐述中医肾虚痰瘀证及维医异常黑胆质证在代谢组学方面的共性特征改变及其物质基础,以体现两者在代谢组学方面的交互性,为COPD的诊断、防治提供新的思路和方法奠定一定的基础。首先,按照纳入标准收集COPD稳定期患者105例,进行西医的诊断分级以及中医、维吾尔医的辨证分型,分为中医肾虚痰瘀证组和维医异常黑胆质证组,对所有患者及正常对照组受试者血样分批进行核磁共振技术(NMR)的代谢组学方面的测定和分析;得到健康人与各组COPD患者的血浆一维及二维氢谱,对1H-NMR谱进行分段积分后的积分值进行OPLS-DA分析,得到3D平面分布图,显示COPD患者肾虚痰瘀证组、异常黑胆质证组分别与正常对照组的分布区域完全分开,而中维医二组的分布区域未完全分开,说明两组血浆在代谢成分上无明显差异,同样表现为血桨中多种氨基酸显著降低,差异有统计学意义(P<0.05),其中包括异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、苯丙氨酸。此外,糖蛋白、不饱和脂类及极低密度脂蛋白也较健康人显著降低,差异有统计学意义(P<0.05);而乳酸、肉碱及丙酮、乙酰乙酸较健康人增高,差异有统计学意义(P<0.05);因此COPD二组中维医证患者血浆中代谢紊乱较正常对照组严重,提示氨基酸、蛋白质的代谢异常及脂肪代谢减弱、三大营养物质代谢反复相互影响的程度更重,使代谢紊乱状态更加严重。总之,从代谢组学角度出发,进行COPD中维医病证结合的对比研究,发现肾虚痰瘀证及异常黑胆质证患者代谢组学改变更突出,但两证的代谢组学变化基本一致,其生物表型相似,表现为氨基酸、脂肪及糖代谢异常,提示COPD肾虚痰瘀证与异常黑胆质证患者机体内三大物质代谢紊乱、能量代谢异常,相比健康人显示机体的免疫功能更低下、内分泌功能更紊乱、预后更差。     

基于GC-MS技术探究辐射肺损伤大鼠呼吸组学

目的:基于GC-MS检测辐射肺损伤大鼠呼吸气中的挥发性有机化合物(VOCs)变化,探究辐射损伤对大鼠代谢的影响,建立无创性、方便快捷的辐射损伤诊断方法。方法:钴源梯度剂量照射制备大鼠辐射肺损伤模型,模型大鼠随机分为4组,空白组(0 Gy)1组,照射组2 Gy、4 Gy、6 Gy各1组。采集照射后第1 天、3 天、5 天、7 天各组的呼吸气样本,经气相色谱质谱联用检测分析。样本数据经PCA和OPLS-DA等多元统计分析,寻找相关VIP>1的差异性代谢产物,进一步探究辐射肺损伤的潜在标志物。结果:空白组与照射组血相指标、肺组织HE染色切片和呼吸气中VOCs均存在明显差异,初筛出25种差异性代谢产物,其中壬醛等5种可能作为组合性潜在标志物。结论:本研究为辐射损伤的呼吸组学提供理论基础,为建立一种无创检测辐射损伤的诊断方法提供实验参考。     

代谢组学法分析宫颈癌患者血清小分子代谢产物的初步研究

目的对宫颈癌患者血清进行代谢组学分析,以寻求潜在的宫颈癌肿瘤标志物.方法运用气相色谱/质谱法(gaschromatography/mass spectrometry,GC/MS)对宫颈癌患者和正常人的血清样本进行代谢组学分析,原始数据经过markerlynx XS软件处理,采用正交偏最小二乘辨别分析法进行分析(Orthognnal to partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA),两组间结果采用t检验,寻找两组间差异性代谢产物.结果检测到血清中代谢产物共53种,多变量统计结果证明宫颈癌患者与对照组血清的代谢谱有明显差异.结论利用代谢组学法能筛选出宫颈癌患者,其代谢物对宫颈癌的诊断和治疗具有重要意义,并以此可以寻找宫颈癌新的肿瘤生物学标志物.     

基于组学的食品表征识别与鉴伪研究

食品表征识别与真伪鉴别已成为新时期食品质量安全领域的新兴研究热点和重要研究内容,应用于食品鉴伪的新技术新方法不断涌现,开展研究工作的队伍和人员不断壮大。从食品掺假与欺诈的历史发展、影响程度、内涵演变、技术问题等方面,分析了食品打假鉴伪的重要性与紧迫性,概述了基于基因组学、蛋白组学、代谢组学和无损检测技术的食品表征识别与鉴伪研究现状,并对不同方法的特点进行了分析。指出了我国食品打假鉴伪科技工作存在的主要问题和对策建议,并对食品表征识别与鉴伪技术的发展趋势进行了展望。     

铅离子导致神经胶质细胞毒性的代谢组学机制

以神经胶质细胞为细胞模型,观察铅离子暴露细胞形态变化、细胞存活率和凋亡,并采用UPLC QTOF液质联用技术测定铅离子暴露的神经胶质细胞和正常细胞代谢物水平。结果显示：10 μmol/L 铅离子可引起神经胶质细胞的形态发生显著变化,细胞存活率降低,凋亡比例上升;多达973个潜在代谢物水平变化大于1.5倍（在P<0.05时）;主成分分析显示铅离子暴露组和正常对照组细胞具有显著不同的聚类趋势;差异代谢物的通路富集分析显示铅离子显著改变神经胶质细胞中谷氨酰胺和谷氨酸盐代谢、抗坏血酸/醛酸代谢、丁酸盐代谢以及谷胱甘肽代谢等多个涉及氧化还原等功能的重要代谢通路。铅离子生物毒性作用机制研究可为缓解铅毒性药物研发提供实验基础和理论参考。