不同的意见在代谢组学领域的共同挑战

non-polymeric小分子代谢物,中间或最终产品的代谢反应,已成为生物医学研究的有力工具和精密的医学。

术语代谢物,诞生于1998年,代表整个实体细胞内代谢物,组织或完整的器官。¹此后,代谢组学获得了令人印象深刻的牵引,尤其是由于其相关性在系统生物学或破译的整体分析生物过程的复杂性。代谢组学与完美的概念,其战略地位下游基因组学和转录组的组学也是紧密相连的,受周围环境因素的影响。通常,代谢物提供了见解,基因组分析无法解释一个给定的表型,这,这个领域获得大量的升值pathology-related地区,包括癌症、糖尿病和心脏病。²

从技术的角度,代谢物分析依赖于分析化学的原则。的主要方法是质谱分析(ms),应用于目标或没有针对性的方式,核磁共振(NMR)和稳定同位素标记matabolomic通量分析。这两种方法都有其优点和缺点,选择取决于研究的最终目标。^3,4

不同性质的代谢组研究人员不断挑战并创建一个五颜六色的意见最全面、精确的方法。

两种方法——目标与诸多代谢组学

目前,有两种方法:目标和没有针对性代谢组学。有针对性的代谢组学的定量测定是使用验证内部控制定义和注释的代谢物。没有针对性的综合测量是代谢组学10 000种代谢物在生物样本,允许 也 识别未知的实体。这两种方法都有其优点和局限性,使它们适合不同的研究背景。

教授克里斯托弗•Newgard的创始主任公爵分子生理学研究所花了40多年,将有针对性的代谢组学应用于临床使用。他工作了洞察各病理代谢方面领域,包括糖尿病和心血管疾病,带来了一个令人印象深刻的方法的全面性。“我们建立目标模块。今天我们测量400多目标分析物的方法, ” Newgard说。他是一个强有力的支持者使用有针对性的代谢组学,倡导在精确测量代谢物和定量方法,允许应用程序准备好病房回答生物问题或预测疾病的结果 或 倾向。 ⁵ “我关心的是能够可靠地测量的东西和做的方式,你可以理解生物系统中发生了什么,”Newgard说。

教授加里·帕蒂,组长在圣路易斯华盛顿大学,反映出诸多代谢组学的力量相对于目标代谢组学与类比的人“寻找他丢失的钥匙在路灯下,虽然他失去了他们的其他地方天黑,他什么也看不见,所以只是看下光”的人。

“这是有针对性的代谢组学的方法是。你在寻找某些分子,但你只是在灯光下看。如果事实证明这一点是你已经失去了你的钥匙,那么它非常好用。”Patti says. Nevertheless, the scientist highly appreciates the significance of targeted metabolomics: "Targeted metabolomics is extremely useful in the clinical arena and other areas of biology," but also acknowledges the importance of identifying novel metabolites and making new discoveries. "The advantage of untargeted metabolomics is the potential for discovering molecules or metabolites that are altered in a particular disease state or physiological condition that are not expected."

帕蒂的实验室利用新代谢物鉴定使用的诸多代谢组学和他并不陌生的障碍这种方法提供,以及它如何不同于有针对性的分析。“当你没有针对性代谢组学,你不知道你所要找的。代谢的空间是非常模糊的,我们不能在经典优化方法,你会做有针对性的实验,”他反映。

当前代谢组学正面临重大挑战

科学家可能被划分的意见适当的方法的选择,但他们肯定是在同一页面时所面临的挑战和限制他们的领域。

“我认为这是真正的数据处理和生物的解释结果,保持当前代谢组学的重大挑战。这就是我看到人们大多专注于,”帕蒂说。尽管批判的诸多方法中,Newgard看到同样的问题的数据解释和理解:“我认为过于频繁 联合国有针对性的代谢组学和使用 描述性的信息传播,然后它不是的。”

两个研究人员都同意他们今天处理的技术相当成熟和复杂的,还有一个主要的具有挑战性的问题——如何解释和理解生成的数据。“仍然非常棘手的是试图理解所有这些数据是什么意思。你怎么将它转换成生物的东西有意义吗?”帕蒂补充道。

不同的方法去解决这个问题

为了克服这一挑战, 科学家们运用不同的方法。“我们需要的软件,我们需要代谢组学数据库,“定是帕蒂。实际上,他的团队的进步有助于通过引入复杂的领域 软件解决方案 各种代谢组学领域的具体应用。 T 他TOXcms 例如, 正在开发,以促进诸多代谢组学分析研究旨在评估 一个 药物的剂量反应和 的 生化机制的脱靶效应。 ⁶

X¹³CMS,另一方面,是一个软件工具设计的帕蒂和他的同事们追踪同位素标签和评估代谢通量。⁷

Newgard的团队主要集中在整合量化代谢物进入通量分析。他的团队曾合作使用核磁共振通量分析和已开发的内部工具来做到这一点。 ⁸  “都是基于稳定isotope-labeled衬底,然后跟踪到产品,“他解释说。

Newgard对未来有一个清晰的愿景和潜在的方法:“我看到我们去的地方总是有强烈的针对性和定量可再生的基础和严谨的分析,然后链接在代谢途径发生了什么,通过进行代谢通量分析的能力。”

代谢组学的未来角色

Warburg效应的介绍,描述了对有氧糖酵解代谢转移肿瘤细胞,癌症研究是在理解和应用代谢组学基础和临床研究。⁹ 其他疾病影响器官和过程是高度依赖于代谢活动,如心血管疾病和糖尿病,不落后。今天,理解的代谢调节病理条件给了高度个性化的治疗的巨大希望。“我不认为有任何慢性人类疾病代谢组学不能是一个重要的研究工具,”Newgard说。“新陈代谢是连接到每一个生物过程,每个疾病状态的代谢组学可能是有用的,”帕蒂补充道。

当被问及潜在的代谢组学精密医学Newgard表示:“我认为代谢物化学表型和它读了所有的上游基因和其他的变化。逻辑上我认为这是一个非常强大的工具,精密医学如果是正确完成。(…)问题是装配介入军团足够全面。”

虽然有些分为他们的方法和工具,代谢组学研究人员统一的视觉metabolomics-based方式个性化医学在未来,他们遇到的共同挑战和识别。无疑将为他们的集体努力破译代码的代谢组学。

引用:

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