代謝組學(xué)是研究生物體內(nèi)代謝產(chǎn)物(即代謝組)的科學(xué)。代謝產(chǎn)物包括了所有小分子物質(zhì),如氨基酸、脂質(zhì)、糖類、核苷酸等,這些小分子在細(xì)胞和生物體內(nèi)的生物化學(xué)過(guò)程中扮演著重要角色。這些代謝產(chǎn)物的變化可以反映出生物體的生理狀態(tài)、疾病狀態(tài)以及環(huán)境因素對(duì)生物體的影響等。代謝組學(xué)致力于全面而系統(tǒng)地分析一個(gè)生物體內(nèi)的所有代謝物,從而獲得整體的代謝圖譜。
代謝組研究主要內(nèi)容
代謝物的鑒定和定量;代謝途徑的解析;多組學(xué)聯(lián)合分析等。
代謝組學(xué)研究應(yīng)用領(lǐng)域
(一)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
①疾病研究和診斷:代謝組學(xué)在疾病研究中尤為重要。通過(guò)分析患者的代謝組,可以識(shí)別與疾病相關(guān)的代謝物和代謝途徑,為疾病的早期診斷和個(gè)性化治療提供依據(jù)。例如,代謝組學(xué)在癌癥、糖尿病、心血管疾病等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了一些突破性成果。
②藥物開發(fā):代謝組學(xué)可以幫助藥物研發(fā)人員了解藥物在體內(nèi)的代謝過(guò)程,評(píng)估藥物的安全性和有效性。通過(guò)對(duì)藥物代謝物的研究,可以優(yōu)化藥物結(jié)構(gòu),提高藥物的治療效果,并減少副作用。
③代謝機(jī)制調(diào)控研究:研究不同外界刺激或者生理、病理狀態(tài)下機(jī)體代謝途徑的變化,揭示機(jī)體面對(duì)不同暴露環(huán)境下的響應(yīng)機(jī)制,以及不同病理階段機(jī)體內(nèi)的代謝變化機(jī)制。
(二)其他領(lǐng)域
① 環(huán)境與營(yíng)養(yǎng)研究:代謝組學(xué)能夠揭示環(huán)境因素(如污染物)和飲食對(duì)生物體代謝的影響。通過(guò)對(duì)環(huán)境暴露和營(yíng)養(yǎng)攝入的代謝組學(xué)分析,研究人員可以制定更有效的公共健康政策和營(yíng)養(yǎng)干預(yù)策略。
② 植物科學(xué)與農(nóng)業(yè):代謝組學(xué)在植物科學(xué)和農(nóng)業(yè)中也具有重要應(yīng)用。例如,通過(guò)分析植物的代謝組,可以了解植物對(duì)不同環(huán)境條件的響應(yīng),進(jìn)而改良作物品種,提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。
③ 微生物組學(xué):代謝組學(xué)也被廣泛應(yīng)用于微生物組的研究。通過(guò)分析微生物的代謝產(chǎn)物,研究人員可以了解微生物與宿主的相互作用以及微生物群落的功能,從而推動(dòng)微生物組在健康和疾病中的應(yīng)用研究。
代謝組學(xué)通過(guò)分析生物體內(nèi)所有代謝產(chǎn)物來(lái)揭示其生理狀態(tài)和生物學(xué)機(jī)制。根據(jù)研究策略的不同,代謝組學(xué)主要分為非靶向代謝組學(xué)、靶向代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)三大類別。每種研究策略都有其特定的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。
(1)非靶向代謝組學(xué)(Untargeted Metabolomics)
非靶向代謝組學(xué)旨在全面、無(wú)偏向性檢測(cè)和分析生物樣本中的所有代謝物,以生成整體的代謝特征圖譜。由于其全面的特性,非靶向代謝組學(xué)廣泛應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物、研究代謝途徑的變化和探索疾病的潛在機(jī)制。
① 植物代謝組學(xué)
植物代謝組學(xué)能夠盡可能多、無(wú)偏向性的檢測(cè)植物樣本內(nèi)的小分子代謝物,研究不同種類或不同處理?xiàng)l件下的植物代謝物(主要包括初級(jí)代謝物如糖類、氨基酸、核苷酸等,次級(jí)代謝物如生物堿、黃酮類、酚類等)的變化情況。
② 土壤代謝組學(xué)
對(duì)土壤中的小分子代謝物進(jìn)行無(wú)偏向性的檢測(cè)。多應(yīng)用于不同處理下根系分泌物的變化,以及植物-微生物互作機(jī)制的研究中。
脂質(zhì)組學(xué)
③ 脂質(zhì)組學(xué)(Lipidomics)
代謝組學(xué)的一個(gè)重要分支,專注于研究脂質(zhì)類代謝物的組成和功能。脂質(zhì)組學(xué)在研究脂質(zhì)代謝異常、疾病機(jī)制和藥物作用機(jī)制中具有重要應(yīng)用。例如,它在心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等領(lǐng)域的研究中提供了寶貴的數(shù)據(jù)。此外,脂質(zhì)組學(xué)還在食品科學(xué)、環(huán)境研究中展現(xiàn)了其潛力。
④ 全譜代謝組學(xué)
全譜代謝組學(xué)是通過(guò)優(yōu)化提取方法,同時(shí)提取、分析生物樣本中親水代謝物和脂質(zhì)的非靶向代謝組學(xué),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)研究體系內(nèi)全面代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。
(2)靶向代謝組學(xué)(Targeted Metabolome)
靶向代謝組學(xué)專注于對(duì)特定代謝物(目標(biāo)代謝物)或代謝物類別進(jìn)行精確的定量分析。在藥物開發(fā)、臨床診斷和生物標(biāo)志物驗(yàn)證等方面有著重要應(yīng)用。
靶向kits
產(chǎn)品名稱 | 檢測(cè)內(nèi)容 | 代表性物質(zhì) |
能量代謝kit | 高度覆蓋中樞碳代謝、TCA循環(huán)、糖酵解、磷酸戊糖途徑中的物質(zhì) | 乙酰輔酶A、果糖-6-磷酸、三磷酸腺苷、延胡索酸等 |
氨基酸及其衍生物kit | 常見(jiàn)氨基酸及其衍生物 | 谷氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等 |
膽汁酸kit | 游離膽汁酸、結(jié)合型膽汁酸 | 牛磺膽酸、石膽酸、鵝脫氧膽酸、原膽酸等 |
中長(zhǎng)鏈脂肪酸kit | C6-C20等多種中長(zhǎng)鏈脂肪酸 | 肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、亞麻酸等 |
短鏈脂肪酸kit | C2-C6等多種短鏈脂肪酸 | 乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等 |
神經(jīng)遞質(zhì)kit | 常見(jiàn)神經(jīng)遞質(zhì) | 腎上腺素、多巴胺、血清素、GABA等 |
花生四烯酸kit | COX、LOX等經(jīng)典代謝途徑中的代謝物 | 花生四烯酸、前列腺素、白細(xì)胞三烯、12S-HETE等 |
色氨酸代謝通路kit | 色氨酸3條代謝通路中的代謝物 | 色氨酸、犬尿氨酸、吲哚、血清素、褪黑激素等 |
水溶/脂溶性維生素kit | 覆蓋常見(jiàn)水溶和脂溶性維生素 | 維生素B1、B2、B3、B6、B9;維生素A、D、E、K等 |
TMAO及其相關(guān)代謝物kit | 覆蓋TMAO及前體物質(zhì) | 膽堿、甜菜堿、TMA、TMAO等 |
植物激素kit | 常見(jiàn)八大類植物激素 | 水楊酸、茉莉酸、脫落酸、赤霉素、玉米素等 |
類黃酮kit | 覆蓋黃酮、黃酮苷、異黃酮等種類 | 槲皮素、山奈酚、沒(méi)食子兒茶素、木樨草素等 |
高通量靶向代謝組學(xué)H650 |
對(duì)近650種代謝物進(jìn)行絕對(duì)定量分析
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高通量靶向脂質(zhì)組HL2400 | 對(duì)生物樣本的中的2400+種脂質(zhì)物質(zhì)進(jìn)行分析 | |
高通量靶向代謝組學(xué)HA3000 | H650+HL2400組合產(chǎn)品 |
檢測(cè)樣品類型