代谢组学:Granularizing诊断

精密或个性化医疗旨在提供正确的药物在正确的时间正确的病人。因此校长组学的意义:学科的基因组学、蛋白质组学、和最后但并非最不重要的代谢组学诊断推动者。

中主导地位的组学是有争议的,但代谢组学的概念反映了疾病的最精确的图片已经达到了显著的动量。“几乎每一个因素影响健康通过改变代谢物水平中产生了影响,”麦克米尔本说,博士,该公司首席科学官(美国北卡罗来纳州Morrisville)。

通常在临床化学血液测试量化个别物种例如,葡萄糖或胆固醇代谢组学措施成百上千的代谢物提供一种微妙的疾病状态的视图。

该公司雇用了标准液体色谱-光谱法(质)代谢组学研究。其专有信息和处理平台,精密MetabolomicsTM,克服了“大数据”的挑战,自然结果测量成百上千的小分子实体,广泛不同的浓度在一个样本。1精密代谢组学使“n”研究——有意义的临床试验在一个病人,米尔本补充道:

诊断代谢组学与其他医疗测试,结果相比对读数从健康人或人口的引用。许多代谢物服务,但没有自己的目的是充分具体的诊断或诊断——否则它将组成一个独立的测试。因此代谢物面板或网络的依赖,可能提供一个清晰的观点比任何单一疾病诊断的分子。

补充的遗传分析

计算统计相关代谢物的组装需要认真的计算能力,特别是考虑到巨大的浓度代谢组元素的动态范围。映射代谢产物代谢途径更难,但是奖励,如确定代谢中断基因或蛋白质含量没有发现,是诊断代谢组学。

代谢组学与遗传分析覆盖合并后的饮食和生活方式的影响,药物治疗,基因,和微生物。虽然基因组学揭示了潜在风险,代谢组学化学概要文件的当前状态健康无关的基因。

理解影响表型和基因突变的外显率是基因组学的主要目标。外显率,个人携带一个特定的基因变异的比例也表达该基因的相关特征,或表型——在这种情况下临床症状。“由于代谢组学措施分子表型,它解决的问题基因变异基因的表型影响也会影响新陈代谢,”米尔本说。

合作和休斯顿贝勒医学院健康科学中心,该公司的研究人员发表了80 -课题研究结合全外显子组测序与全球代谢组学数据,以评估基因突变的临床意义。调查显示,代谢组学是一种有效的补充,下一代测序疾病风险分析、疾病监测、药品监督管理。适当的当前点,数据表明,一些人拥有与疾病相关的基因变异,但正常的代谢产物可以,事实上,是健康的。相反,有些人生病的突变被认为是良性的,但人代谢组学概要文件指示性的疾病。

没有单一的分析

代谢组学的奇迹之一是关于分析形态相对缺乏约束,样本来源、或数据分析。例如,numares(德国雷根斯堡),医疗诊断公司最近宣布的结果支持代谢组学的应用生物标志物的回顾性研究网络的非侵入性诊断膀胱癌。numares计划分析数据从一个前瞻性研究来验证这个假设在2018年底。

numares已获得300回顾尿液样本,应用人工智能对代谢组学的识别信号区分膀胱癌患者和健康人。

numares的分析平台,质子核磁共振(1 h - NMR)、敏感和处理在浓度有很广泛的变动,但素有难达到由于其高仪器成本和所需的高水平的专业知识进行核磁共振实验。更糟糕的是,numares进行核磁共振尿,其中包含数百个化合物和代谢物。核磁共振的传统优势是纯化合物的分析。

然而numares希望通过工程、发现和先进的信息可以变换核磁共振到合适的诊断平台。“我们正在非专家能够使用核磁共振,”菲利普·佩格尔博士说,首席医疗官。“但实现,我们需要定义一个复杂的核磁共振谱的特征,我们可以插入一个方程,生成一个癌症的概率。“,他说,而不是复杂的光谱,是医生会看到。

可用urine-based诊断膀胱癌是不可靠的微量血液,称为microhematuria。microhematuria只有不到百分之五的患者被诊断为膀胱癌症,然而,许多接受昂贵的,不愉快的膀胱镜检查(尿道检查),排除恶性肿瘤。代谢组学测试将补充,而不是取代当前的诊断协议,并能排除很多cystocopies的必要性。

核磁共振决不是唯一的膀胱癌代谢组学方法。早在2017年,科学家们从安捷伦科技(美国加州圣克拉拉)报道了一项研究基于microplate-based AbsoluteIDQ p180装备从Biosocrates生命科学(奥地利因斯布鲁克)。装备设计作为液相色谱制备前端或流动注射分析结合质谱分析。去年发表的一篇论文分析化学展示了inter-lab AbsoluteIDQ的可靠性。

代谢组学分析:都是关于数据的数据

由于代谢组学是相关性和测试执行,代谢组学工具公司总是寻找组织拥有历史病人数据和测试开发技术。

2017年7月,SRI国际(美国加州门洛帕克)和热费希尔科学(加州圣何塞)宣布合作,结合高分辨率的功能结果orbitrap LC / MS(从热费希尔)策划,organism-specific代谢途径和基因组数据(由斯里兰卡),使代谢组学分析。

现在研究人员之间的直接联系热费希尔的小分子化合物发现者2.1软件和斯里兰卡的BioCyc 11000数据库,电子的集合引用的代谢途径和许多生物的基因组。覆盖这些途径交互促进代谢组学实验的生物学解释。

“通路是一组相关的生化反应,”解释了彼得·卡普博士,生物信息学研究小组主任斯里兰卡。“当多个通路内代谢物变化有更多的信心,改变是真实的。“当科学家们不熟悉的重要性给定的代谢物,学习途径它涉及到经常澄清这个角色。

BioCyc不是与热费希尔硬件或仪器。卡普和同事在斯里兰卡有发表了介绍性的论文它的使用,2017年更新使用BioCyc发现代谢物变化之间的正常和病变,并推断生物过程中,这些代谢产物参与。

代谢组学技术(太;埃德蒙顿艾伯塔)最近与大西洋诊断实验室签订协议与进化实验室、临床测试公司,利用代谢组学技术的PolypDx™,腺瘤息肉urine-based诊断测试,结直肠癌的前兆。

当测试在加拿大涉及1000名患者的临床试验,PolypDx™明显更敏感比fecal-based筛查检测癌前增生病变。屏幕阳性的患者息肉然后被称为结肠镜检查。

PolypDx™,质为基础进行的测试认证诊断实验室、措施三个代谢物水平(抗坏血酸盐、碱和琥珀酸),当调整年龄和性别和进入一个预测算法生成测试结果。

其发展涉及临床特征的数百种不同的代谢物在一千年无症状患者接受结肠镜检查。代谢物活检结果数据相关,特别是临床证实腺瘤息肉。

代谢组学技术正在研究替代品需要定量测量这些代谢物的分析平台。这包括免疫分析平台,以及一些保健(POC)选项。

PolypDx敏感得多,但不像hemoccult具体测试。CEO David Chang博士解释道,就像任何其他测试PolypDx可以调大的特异性和敏感性,这代表一个假阳性和假阴性之间的权衡。“我们的测试仍然是敏感得多比hemoccult测试腺瘤息肉。Hemoccult测试调优很具体,导致假阳性很少,但是他们错过很多息肉患者。我们寻求一个良好的平衡,以人群为基础的屏幕,最大化病人的结果。”

代谢组学的子集

分子的特定子集代谢物,例如lipidome(脂肪细胞表达)已经在临床使用。2017年6月,猫头鹰代谢组学(Derio、西班牙)进入一个多年合作ProSciento(美国名加利福尼亚州)应用OWL的虚拟活检诊断非酒精脂肪肝(NAFLD)和非酒精性脂肪肝(NASH)。公司将建立一个数据库的前瞻性临床研究参与者使用OWL的非侵入性,lipidomics-based化验。

猫头鹰的OWLiver OWLiver护理产品是第一个为纳什metabolomics-based测试和非酒精性脂肪肝,分别。化验使用小于0.3毫升的血,而传统的验证性测试包括入侵肝脏活检。

ProSciento维护一个数据库超过30000活跃的研究参与者浓缩为糖尿病,肥胖和相关代谢条件。与猫头鹰的伙伴关系将有助于识别个人资格登记在非酒精性脂肪肝/纳什临床试验通过非侵入性的血液测试。

猫头鹰的集中在脂质代谢组学分析,包括脂肪酸,acylcarnitines, glycerolipids, glycerophospholipids、鞘磷脂、胆固醇酯和胆汁酸+氨基酸和其他极性代谢物。“没有单一的方法分析整个代谢物,我们用四个不同的样品制备方法在哪些代谢物分馏成池具有相似的分子生化的特性,“克里斯蒂娜·阿隆索说,博士,服务经理猫头鹰。

对于OWLiver和OWLiver保健测试,代谢物选择之间的关系是基于非酒精性脂肪肝和循环甘油三酯。血清浓度的特定的肝脏中甘油三酯水平也与他们,在2017年初作为证明由猫头鹰的科学家和研究人员的学术合作者。

尽管他们主要关注的是肝脏疾病的研究,猫头鹰是其lipidomics分支的方法皮肤病学自噬与神经再生,和癌症。

代谢组学在诊断的未来

诊断代谢组学的成功取决于减少或克服其复杂性,加强代谢产物和目标疾病之间的关系,并说服保险公司支付相当于一个额外的层测试:换句话说,科学和经济的相互作用。

代谢组学将继续改善和发展对其几近是一个目标。粒度是否实际上增加了行之有效的诊断模式好处病人和医疗保健系统仍然是一个悬而未决的问题。

很明显,这是一个简单的血液或尿液测试的情况减少了需要侵入性程序。但即便如此,该技术必须通常可以和医生必须信任它。鉴于现代卫生系统的惯性,这决不是有保证的。