克服诸多代谢组学的识别瓶颈:结合技术和软件创新

代谢组学,一个快速发展的领域,研究的概要文件和小分子组分浓度细胞过程,有可能显著改善在人类疾病的诊断和治疗。被有效的下游其他“组学”方法(如基因组学、转录组和蛋白质组学),进行代谢组学研究进展是教我们如何我们的基因,蛋白质和代谢物最终影响健康和疾病的表型。

代谢组学实验可以是“目标”(已知代谢物的测定)或者没有针对性的(目的是描述和量化大量样品中代谢物)。没有针对性的代谢组学方法允许以前未报告的见解观察疾病的发病机理。然而,识别大量的未知和结构不同的代谢产物通常出现在生物样品已经被证明是一个主要的瓶颈,需要收集、分析和解释大量的数据。幸运的是,最近的技术进步和软件帮助克服这一挑战。

女士的进步仪器和软件

识别潜在的低浓度的代谢物在样本,分析方法必须足够敏感,有分辨能力区分不同分子大小非常相似。在这里,质谱(MS)和核磁共振(NMR)是最广泛使用的代谢组学研究的技术。

持续改进在NMR导致越来越强大的分析性能,女士已经开始主宰这个领域,近年来女士的能力明显先进仪器和软件。新的高分辨率精确质量(HRAM)系统可以检测代谢物在超低浓度和确定质量极小的差异,使得从前无法区分信号解决女士和归因于特定分析物碎片。出于这个原因,HRAM大规模分析器中发挥着越来越重要的作用没有针对性代谢组学实验,提高识别和量化的信心代谢物。

改善复合识别也正在通过耦合女士其他技术,如气体或液体色谱法和/或使用串联女士的方法。与串联女士(MS / MS或女士ⁿ)、特定质荷比的离子(称为前体离子)被选中,随后支离破碎和分析在第二轮女士(或在多个回合的女士ⁿ),使复合注释和识别更加充满信心。

当使用高女士的订单ⁿ可以有之间的权衡分析速度和灵敏度。然而,小说软件解决方案正在开发来克服这个问题。先进的“智能”软件程序可以直接质谱仪来有效地收集更多有意义的信息通过使用一个迭代re-injection系统,处理数据在每一轮的女士和确定哪些离子包括和排除在未来分析。汇集这些仪器和软件的进步有助于简化程序,提高质量和分辨率数据用于化合物的识别。

扩大代谢组学数据库和图书馆

识别未知代谢物,研究者比较自己的实验结果和数据存储在代谢组学数据库和图书馆。已经建立了多个代谢组学数据库和图书馆使用实验数据、文献信息和计算模型。近年来,这些存储库已大大扩展加速复合识别。的人类代谢组数据库例如,已经从2007年的超过2000种代谢物到今天的大约115000种代谢物。的mzCloud先进质量光谱数据库(HighChem)特性检索收集策划高分辨率质谱/准确目前8384种化合物,不到2.9光谱。这种扩张的速度不可能只使用收集的实验数据和计算技术发展中这些数据库起到了重要的作用。

目前,化学标准可供不到10%的人类代谢组,这限制了我们的能力对高信心代谢物的化学结构的识别。然而,软件程序现在可以用于复制的过程分段计算来确定保留时间等属性。软件工具可以结合在网上分裂与库检索技术,使化合物识别方便、快捷。新的混合动力技术甚至可以计算女士ⁿ和核磁共振的预测到一个分析平台。能够使用来自多个数据源的数据快速、轻松地可以提高注释和识别的准确性未知代谢物。

结合仪器和软件解决方案来克服识别瓶颈

HRAM技术的特殊决议,以及智能数据采集的发展策略和改进技术,如女士ⁿ信心,导致更大的速度和代谢物注释和识别。注释需要广泛的代谢组学数据库和图书馆,近年来的发展一日千里,很大程度上是由于先进的计算预测技术。100%的信心鉴定化合物,纯化学标准需要运行和实验数据。

而未知的代谢产物的鉴定仍然是具有挑战性的,技术是快速推进。最新一代的工具汇集了几个上面描述的工作流解决方案,提供改进的数据采集和增强的计算工具在一个设备。现代HRAM仪器采用智能自动化数据采集指导迭代轮女士ⁿ,并能处理数据生成的使用在网上分段建模和图书馆搜索。将这个功能有助于简化注释“未知”的过程中,推进代谢组学研究的潜力。

代谢组学在过去十年发展迅速,其影响将进一步增长,成为挑战与识别未知代谢物。由于改进技术和复合识别工作流,女士没有针对性识别瓶颈被克服。最新的仪器解决方案将帮助研究人员实现全部潜能的代谢组学开车的改善疾病诊断、监测和预防。