速度、灵敏度和高通量分析:代谢组学的最新进展

代谢组学是一个领域,致力于研究小分子,或代谢产物,存在于生物系统。代谢物的分析呈现在一个生物体(代谢物)或细胞提供了一个化学指纹图谱的生理状态。

描述代谢物已经广泛的应用在许多领域,从营养与食品科学、理解人类疾病。这个快速发展领域的应用只是将扩大随着分析技术的继续推进和提高能力。

找出更多关于代谢组学的最新进展和技术一起进化,我们采访了露西伍兹,全球技术领导者力量Daltonics。

莫莉·坎贝尔(MC):在最近几年迅速代谢组学领域拥有先进的。看来现在科学界的普遍认可,同样重要的是要理解代谢组是了解基因组,转录组和蛋白质组。为什么你认为有这样一个突然的认可?

露西伍兹(LW):原因之一增加识别相关的代谢物的变化是最密切相关的表型是每个人如何回应的个性化视图一个特定的刺激。最近发现意义的微生物和无数的小分子信号通路受到这种共生互动,进一步推进代谢组学到了聚光灯下。

假设不同的组学水平发生了什么当你吃一个汉堡包。对基因组水平的影响可能会微不足道的时间表小时分钟。转录组和蛋白质组另一方面会改变,例如脂酶基因编码将转录后一段时间吃。这些记录将最终导致大量的脂酶,以缓解食物的消化。人类代谢组的反应会更快。体内已经存在的脂酶将开始代谢的食物。因此脂质和代谢物的变化将检测到非常快。一旦记录转换成大量的蛋白质,脂类的降解将加速。这个例子解释了为什么重要的是要理解的交互基因组,转录组、蛋白质组和代谢组。同样,监测代谢物可以提供直接反馈当前健康状况的人使用在大型群组分析研究的生物标志物。

技术的进步也打开了代谢组学领域,使更多的研究人员研究cross-OMICS方法。样品制备标准操作规程(sop),现在可以使用硬件和软件工作流程,提供交钥匙解决方案,包括质谱(MS)和核磁共振(NMR)技术,是降低进入门槛这一研究领域。结果,我们看到增加代谢组学研究的兴趣。

MC:质谱技术力量提供代谢组学分析吗?如何优化这些技术已经达到这样的目的?

LW:通过引入一个额外的力量增加了信心,代谢组学分析维度的分离。困离子迁移谱法(蒂姆斯)是一个独特的类型的离子流动分离,删除等压干扰、使异构化合物在不影响灵敏度。的timsTOF职业是完善的基础PASEF方法,使高通量、高灵敏度分析在蛋白质组学领域。独特的方法利用PASEF已经优化了代谢组学和lipidomics,提供同样的进步速度和灵敏度为蛋白质组学。lipidomics分析,等压脂质往往相差几millidalton coelute。然而,这些脂质可以分开使用蒂姆斯分离。这使得每个脂质分散单独使用PASEF,减少嵌合体光谱和脂质增加注释的信心。

力量也开创性谱技术指导SpatialOmx方法,组织可以使用内源性分子成像脂质、聚糖和其他小分子来帮助解释分子信号。使用特定亚细胞从组织样本地区SpatialOmx,可以进一步选择更深的代谢组学分析,更好地了解细胞远端肿瘤区域开始改变。timsTOF fleX仪器结合SCILS和MetaboScape是第一的工作流授权SpatialOmX方法理解组织微观不均一性使用代谢组学驱动方法。

需要高通量分析推动大规模phenomics的研究越来越感兴趣。分析大样本人群,系统必须都敏感,能够测量样本持续了几个星期。鲁棒性研究显示力量QTOF技术能够分析成千上万的样品没有性能下降,展示行业领先的phenomics研究结果。

主持人:请您能提供令人兴奋的尖端的代谢组学研究的一些例子,被力量进行客户?

LW:的澳大利亚国家现象学中心(ANPC)之间的合作的结果默多克大学和力量形成的主要国际中心的专业知识代谢表型出现。建立的国际先锋phenomics教授杰里米·尼科尔森教授和伊莱恩·霍姆斯ANPC是一个关键的下一步扩大知识的边界的人类健康和疾病的原因和预防。这是一个国际现象学中心网络的附属(IPCN),尼科尔森教授的领导下成立。ANPC将密切合作与主要医院、大学和医疗研究机构,研究人员可以研究基因之间复杂的相互作用,环境对人类代谢健康和生活方式,帮助变换以及人活多久。

几个互补NMR和MS方法将结合实现这一目标,包括利用PASEF timsTOF Pro代谢组工作流程。进一步增加样品处理量,一个创新的流动注射分析,mrm aXelerate,将用来允许每天超过250个样本的筛选。使用mrm上的决议> 100万平台允许明确的基本公式使用同位素精细结构的决心。这是独特的质量引起的光谱特征中的天然同位素分子被测量。这些元素的组合创建独特的模式由于不同化合物的质量缺陷的同位素贡献被收购,导致一个自信的分子式任务。

主持人:研究人员遇到的最大的挑战是什么在代谢组学研究?力量是如何克服这些挑战?

LW:的最大挑战之一,是已知的化合物和随后的可靠识别未知的识别。使用同位素精细结构是一个方法来分配分子式未知数中发现存在“黑暗代谢物”。可靠的识别,图书馆的方法通常用于保留时间,准确的质量,准确的同位素模式信息和碎片光谱必须自信地注释复杂样品中发现的化合物。timsTOF技术允许添加额外的独特特点,碰撞截面(CCS),添加结构注释的信心。CCS的值属性气态离子,可以独立于类型色谱可重复使用。可以可靠和可重复使用商旅,CCS值计算为所有类型的分析物。此外,CCS值可以预测从所有常见的类脂质,所以未知的脂质结构可以根据预测CCS被分配值。这个CCSPredict工具是内置在软件Metaboscape、直观和用户友好的软件进行数据评估提供的力量。

主持人:你想象代谢组学领域的样子在五年的时间吗?

LW:我们是在大数据时代,软件将发挥更大的作用在五年的时间里纵向研究和大型队列研究成为常规分析。代谢物的努力降低成本将成为至关重要的基因组学、蛋白质组学和表型数据将需要对人类健康产生积极影响。人的代谢物的变化有可能成为预测,特别是在纵向数据可以作为一个人的基本健康的基础。人类基因组解码近二十年前,蛋白质组学的努力现在已经将近二十岁,和大规模的代谢组学研究刚刚开始。影响这些cross-omics临床实用程序,结合计算机科学的快速推进将成为真正的激动人心的未来五年。

露西伍兹,全球技术领导者(UHR-QTOF)力量Daltonics,与莫莉坎贝尔说,科普作家、技术网络。188金宝搏备用