代谢物组学在医药研究中的成功实践

代谢物组学作为后基因时代的一种全新的组学技术。其主要以现代系统生物学为理论基础,以生物体液为研究对象,以现代谱学分析理论和生物样品制备方法为技术支撑,集中生物体内低分子量化学组分进行全息分析和海量数据挖掘,最终明晰机体生物学变化的本质。代谢物组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学等方面都有着广泛的应用前景。本文以代谢物组学概念化的提出为切入点,着眼于代谢物组学的宽口径应用领域,重点概述代谢物组学在医药领域的成功实践,并对代谢物组学的未来发展做初步构想代谢物组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学等方面都有着广泛的应用前景。     

代谢物组学方法及其在植物学研究中的应用

代谢物是生物体受遗传控制和环境影响的最终表达产物,以全体代谢物(代谢物组)为研究对象的代谢物组学是继基因组学和蛋白质组学后必然出现的又一门"组学"技术。该文综述了代谢物组的检测、数据的处理和分析等以及这些技术在植物目标分析、基因功能、代谢途径和代谢工程、整合植物学、信号转导等研究中的应用和前景。     

备课卡片

肌肉组织有造血细胞　　今年 2月出版的国际权威医学专业刊物——美国《血液学》杂志上 ,刊载了一篇文章 ,介绍了中国医学科学院血液学研究所科研人员的一项研究成果 :在肌肉组织中存在一组有造血细胞分化潜能的细胞群 ,这意味着在白血病类风湿等免疫缺陷性疾病的治疗中 ,肌肉细胞移植将有望替代骨髓移植。中国医学科学院血液学研究所庞文新等研究人员从 1994年起开始对“寻找一种替代异体骨髓移植治疗方法”进行潜心研究。经过 5年多时间 ,在动物实验中 ,他们发现肌肉组织中不仅存在一组颇具造血细胞分化潜能的细胞群 ,而且这一细胞群分化…     

代谢物组学及其在微生物研究中的应用

代谢物组学(metabolomics)是继基因组学(genomics)、蛋白质组学(proteomics)后发展起来的一门新学科。对代谢物组学的含义,研究方法及流程,特别是其在微生物中的应用进行了介绍,包括使用代谢物组学中的NMR技术研究微生物在降解环境污染物中的作用;使用代谢物组学技术研究微生物代谢通量,从而在分析代谢通量的基础上通过代谢工程改变代谢通量,提高目的产物的得率;确定所获得基因库中沉默基因的功能;运用代谢物组学分析方法阐明生物体系对于环境变化的响应,从而协助我们确定最佳的取样时间及最佳分析组织,设计实验。随后简要对代谢物组学发展动态进行了展望。     

生物科技快讯

人类代谢组计划草图绘就专家认为可能比“人类基因组计划”产生更大影响加拿大阿尔伯特大学的研究人员近日宣布他们刚刚完成了人类代谢组的首个草图,他们编制并描绘了人体内的2500种代谢物、1200种药物以及3500种食物的成分。该研究结果发表在《核酸研究》上。研究人员认为他们的研究成果代表了疾病诊断新纪元的开始。代谢组是有机体自身携带或者产生的多种小分子化学物质(即代谢物)的总称。打个比方,如果说基因组代表了生命的蓝图,那么代谢组则代表了生命的组成成分。代谢组对一个人     

代谢物组学的研究进展

结构基因组学、蛋白质组学和转录物组学的研究产生了大量关于基因表达和蛋白质表达的数据,但同时,它们与功能基因组学的研究相比也显示出了局限性。与之相对,生物体内代谢物组的研究有广阔的前景,这便随之产生了代谢物组学。本系统地综述了代谢物组学的最新发展动态,主要包括代谢物组学的研究内容、研究手段及其应用领域等方面。     

基于代谢组学技术的植物抗病相关代谢物研究进展

植物受到病原真菌侵染时往往通过调节体内代谢物的产生来增强自身抗性,代谢组学技术是研究植物抗病相关代谢物的重要工具。指认植物抗病相关代谢物不仅利于深入探讨其抗病机制,还可与其他组学技术结合,辅助抗性品种鉴定和抗病品种培育。该研究对近年来国内外有关基于代谢组学技术指认植物抗病相关代谢物的流程、已发现的抗病相关代谢物及其作用机制的研究进展进行综述,并探讨了目前应用代谢组学技术研究植物抗病相关代谢物过程中面临的挑战。     

读者揭露“蓝花毛蔓豆种子的抑制物质(简报)”一文系一稿两投

《植物生理学通讯》编辑部:贵刊1988年第2期中的一篇研究报告“蓝花毛蔓豆种子的抑制物质(简报)”,作者是云南热带作物科学研究所的陈建白。该作者曾于1988年在去南热带作物学会、云南省热带作物科学研究所主办的《云南热作科技》第4期上发表一篇文章,题为“兰花毛蔓豆种子休眠的初研研究”,对比细读上述两篇文章,发现除了题目不同,并显然将“蓝花”误为“兰花”外,其它     

代谢组学：一个迅速发展的新兴学科

对代谢组学的含义,中心任务,研究方法,样品要求,应用及其发展方向进行了简要综述. 系统生物学概念的诞生标志着研究哲学由“还原论”向“整体论”的变化. 系统生物学的中心任务就是要针对生物系统整体 (无论它是生物细胞,多细胞组织,器官还是生物整体),建立定量,普适,整体和可预测 (QUIP) 的认知. 具体而言,系统生物学研究就是要将给定生物系统的基因,转录,蛋白质和代谢水平所发生的事件,相关性及其对所涉及生物过程的意义进行整体性认识. 从而出现了许多的“组”和“组学”的新概念. 但是现已提出的一百多个“组”和“组学”,可以大体归纳为“基因组”/“基因组学”,“转录组”/“转录组学”,“蛋白质组”/“蛋白质组学”和“代谢组”/“代谢组学”四个方面. 显而易见,DNA,mRNA 以及蛋白质的存在为生物过程的发生提供了物质基础 (但这个过程有可能不发生!),而代谢物质所反映的是已经发生了的生物学事件. 因此代谢组学是对一个生物系统进行全面认识的不可缺少的一部分,是全局系统生物学 (global systems biology) 的重要基础,也是系统生物学的一个重要组成部分. 在现有的英文表述中,代谢组学同时存在两个不同的词汇和概念,即metabonomics 和 metabolomics. 尽管前者多用在动物系统而后者多用于植物和微生物系统,但这些概念的本质从他们的定义中能够得到较细致的了解. Metabonomics 的最初定义是就生物系统对生理和病理刺激以及基因改变的代谢应答的定量测定(“the quantitative measurement of the multi-parametric metabolic response of living systems to pathophysiological stimuli or geneticmodifications”). 我们认为这个定义现在可以更广泛地表述为:代谢组学是关于定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学 (“Metabonomics is the branch of science concerned with the quantitative understandings of themetabolite complement of integrated living systems and its dynamic responses to the changes of both endogenous factors (such asphysiology and development) and exogenous factors (such as environmental factors and xenobiotics).”). 其中心任务包括 (1) 对内源性代谢物质的整体及其动态变化规律进行检测,量化和编录,(2) 确定此变化规律和生物过程的有机联系. Metabolomics 存在多个定义,但其精髓是:对一个生物系统的细胞在给定时间和给定条件下所有小分子代谢物质的定量分析(the quantitativemeasurement of all low molecular weight metabolites in an organism's cells at a specified time under specific environmentalconditions). 因此,metabolomics 可以译作“代谢物组学”. 不难看出,前者是对生物系统进行的整体和动态的认识 (不仅关心代谢物质的整体也关注其动态变化规律),而后者强调分析而且是个静态的认识概念. 因此可以认为,metabolomics 是metabonomics 的一个组成部分 (参看定义). 近年又有人提出了“dynamic metabolomics”的概念,这个概念所表达的含义十分接近“metabonomics”本身的含义. 所以,可以预见,随着这门新兴学科的发展和更深入讨论,这两个概念必将趋向一致. 因此我们建议,在中文表述中将“代谢组学”一词和英文中的 metabonomics 相对应,以避免不必要的混淆和争议. 就细胞系统而言,不仅存在细胞自身的代谢物质组成问题,存在细胞之间代谢物质交换的问题,也存在代谢过程所发生的位点问题. 因此,简单地分析代谢物质的总组成 (即代谢组) 缺乏“整体论”所要求的全面性,其意义有一定局限. 代谢组学属于全局系统生物学 (Global systems biology) 研究方法,便于对复杂体系的整体进行认识. 譬如,一个正常工作的人体包括“人体”本身和与之共同进化而来且共生的消化道微生物群体 (或称菌群),孤立地研究“人体”本身的基因,转录子以及蛋白质当然可以为人们认识人体生物学提供重要信息,但无法提供使人体正常工作不可缺少的菌群的信息. 人体血液和尿液的代谢组却携带着包括菌群在内的每一个细胞的信息,因此代谢组学方法对研究如人体这样复杂的进化杂合体十分有效. 正因如此,代谢组学已经广泛地应用到了包括药物研发,分子生理学,分子病理学,基因功能组学,营养学,环境科学等重要领域. 在代谢组学诞生的过去 6 年里,有关代谢组学的研究论文和专利以指数的形式逐年增长. 可以预见,这门新兴学科将应用到更为广泛的领域.     

基于质谱信号的代谢物鉴定:生物信息学的机遇与挑战

液相色谱-质谱联用是目前代谢组学研究中广泛采用的分析技术。随着海量质谱数据的产生,解析质谱信号所对应的代谢物分子显得越来越重要。由于代谢物中分子成分复杂多变,其质谱信号具有特定的数据分布特点。因此,开发适应这一特点的分析软件,扩展通用标准谱图库和代谢物数据库,增加代谢物的鉴定率是当前代谢组学研究的关键任务。本文主要介绍近年来基于质谱信号的代谢物鉴定研究领域的基本思路和最新进展。     

生物合成紫草宁衍生物的研究已通过国家鉴定

中国科学院植物研究所李国凤、叶和春等11位同志,经国家招标,通过三年多的研究,已提前超额完成了国家“七五”攻关项目——新疆紫草细胞大量培养生产紫草宁衍生物的研究。其研究结果均达到或超过了合同所规定的各项指标,并于1990年10月22日在中国科学院生物科学与技术局主持下,经过专家评定,通过了成果鉴定。与会专家认为,这项成果的取得,表明我国在应用植物细胞大量培养技术生产有用代谢物质的研究方面,已达到国际同类工作的先进水平。     

日本科学家培育出转基因普通狨猴

一种适合用转基因技术进行基因操纵的非人类灵长类模型,对于有关疾病机制的生物医学研究及基因疗法和再生医学方面治疗方法的开发来说都会极有价值。本期（2009年5月28日出版）Nature上发表的一篇文章描述了这样一种模型。来自7家日本研究机构的一个小组培育出了非人类转基因灵长类动物——普通狨猴。这些狨猴身上融人的转基因通过胚系传人,在后代身上表达。这项工作涉及一种“增强的绿色荧光蛋白”（EGFP）转基因,它被引入了10个胚胎中。     

人类代谢组计划草图绘就——专家认为可能比“人类基因组计划”产生更大影响

加拿大阿尔伯特大学的研究人员近日宣布他们刚刚完成了人类代谢组的首个草图，他们编制并描绘了人体内的2500种代谢物、1200种药物以及3500种食物的成分。该研究结果发表在《核酸研究》上。研究人员认为他们的研究成果代表了疾病诊断新纪元的开始。     

代谢组学及其在微藻研究中的应用

代谢组学以完整的生物体为研究对象,运用合适的分析测试手段检测靶向或非靶向代谢物,结合统计模型进行分析解释。随着微藻研究的深入,微藻与代谢组学结合探究分子作用机理的研究日益增多。本文总结代谢组学的发展概况、研究流程及常用分析技术特点和代谢组学在微藻领域的研究进展,展望代谢组学在微藻研究的应用前景与发展趋势,并提出实际应用中所面临的困难与挑战。     

基于质谱技术的细胞代谢组学研究进展

细胞代谢组学作为一个新兴领域,能解决基本的生物学问题,还能观察细胞内的代谢情况。细胞代谢物浓度可以近似地反映一个组织、器官或细胞的表型。随着代谢组学的发展,以质谱分析为基础的代谢组学技术研究细胞的代谢物,其灵敏度高、分辨率好,能进行多组分的检测,并能获取分子的结构信息,这有利于细胞生物学的研究。该文结合目前代谢组学的技术,对细胞代谢物研究的意义及基于质谱技术的细胞代谢组学的应用进行了综述。     

天蓝色链霉菌代谢物组测定方法优化及其代谢特征

链霉菌能够产生多种抗生素,具有重要的研究与应用价值。代谢物组学能够定性和定量测定胞内外主要低分子量代谢产物。相对于其他组学,代谢物组学在监控胞内代谢状态、指导物种理性改造方面具有独特优势。本文旨在建立一种快速、准确的链霉菌胞内代谢物分析方法。以模式菌株天蓝色链霉菌为研究对象,基于GC-MS分析平台优化了代谢物组学样品制备流程中的细胞淬灭时间、菌体分离方法、代谢物提取及代谢物衍生化条件,并利用该方法对天蓝色链霉菌不同生长时期各代谢途径的相对活性进行了初步分析。采用"低温淬灭(–40℃,4 min)-快速过滤分离-反复冻融(45 s/3 min)-衍生化(40℃,90 min)"的流程能够鉴定出中心代谢途径(糖酵解、戊糖磷酸途径和TCA循环)、氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径、核酸代谢途径及部分次级代谢途径中的103种主要代谢物。利用该流程测定发现天蓝色链霉菌细胞生长周期中存在显著的代谢时序差异,并且发现氨基酸与脂肪酸代谢在衔接初级代谢与次级代谢生物合成中具有重要作用。本研究建立的测定方法能够有效地用于天蓝色链霉胞内代谢物分析,该方法将有助于深入刻画链霉菌细胞代谢过程,为菌株代谢工程改造增加次级代谢产物产量提供理性指导。     

植物响应病原真菌的代谢组学研究进展

代谢组学是对特定条件下的生物体内代谢物进行定性或定量分析,从而得到与特定生理或病理反应相关的代谢物变化的一门新学科,并因此被广泛应用于植物学、微生物学、毒理学及疾病诊断等领域。近年来,代谢组学开始应用到植物–微生物互作研究领域,尤其是在植物响应病原菌胁迫的研究中。该文综述了代谢组学的定义、研究方法及其在植物–病原真菌互作领域中的应用,并讨论了其研究前景和所面临的挑战。     

面向代谢组学的模式识别技术应用与展望

代谢组学是后基因时代新兴的一门研究生物体内所有小分子代谢物的组学学科,是系统生物学的有机组成部分。由于代谢组学是基于数据驱动的学科,因此如何有效利用数据预处理、模式识别等信息处理技术从代谢组学复杂的高维样本中挖掘深层次的“知识”是代谢组学乃至整个系统生物学的关键问题。对模式识别技术在代谢组学中的应用作了全面的综述。总结代谢组学数据特性及其对模式识别技术的特殊要求,揭示面向代谢组学的模式识别技术所遇到的困难并在此基础上提出相应的解决办法。     

功能代谢组学技术在微生物研究中的应用

功能代谢组学是以代谢组学技术发现关键代谢物为基础,结合体内体外实验和分子生物学等技术手段,研究差异代谢物及相关蛋白、酶和基因的功能,从而揭示生物体内在的分子调控机制。功能代谢组学技术具有精准识别关键调控代谢物及其相关基因或酶的特性,近年来在微生物相关疾病的防控和工业化生产等方面受到了广泛的关注。本文介绍了功能代谢组学技术的分析流程、相关研究方法与平台及其在微生物研究方面的应用,其中重点阐述了真核、原核以及病毒微生物的代谢特性、调控靶点及相关防控策略等。最后,提出功能代谢组学研究在未来面临的问题与挑战,为后续功能代谢组学的研究与发展提供新的思路。     

功能代谢组学技术在微生物研究中的应用

功能代谢组学是以代谢组学技术发现关键代谢物为基础,结合体内体外实验和分子生物学等技术手段,研究差异代谢物及相关蛋白、酶和基因的功能,从而揭示生物体内在的分子调控机制。功能代谢组学技术具有精准识别关键调控代谢物及其相关基因或酶的特性,近年来在微生物相关疾病的防控和工业化生产等方面受到了广泛的关注。本文介绍了功能代谢组学技术的分析流程、相关研究方法与平台及其在微生物研究方面的应用,其中重点阐述了真核、原核以及病毒微生物的代谢特性、调控靶点及相关防控策略等。最后,提出功能代谢组学研究在未来面临的问题与挑战,为后续功能代谢组学的研究与发展提供新的思路。