转录组-代谢组分析方法及其在药物作用机理研究中的应用

随着高通量测序技术的发展,目前高通量整合分析技术是获取最终生物学信息必不可少的重要手段,是对传统药物作用机理研究方法的一次革命性变革。转录组学、代谢组学及二者联合应用是系统生物学的重要组成部分,近年来广泛应用在药物作用机理研究相关的各个领域,如新药开发、提高药效和评价药物毒性、指导药物联合治疗等方面,已成为研究药物作用机理中不可或缺的筛选阶段。同时对转录组学、代谢组学、四种转录组-代谢组联合分析方法进行了综述,对不同联合分析方法的优缺点及存在的问题进行简要分析,阐述了近几年两组学联合分析方法在药物作用机理研究中的应用,展望其下一步的发展前景与挑战,以期探讨转录组学和代谢组学及其二者联合应用在药物作用机制研究中的策略,为今后药物作用的分子机理研究提供借鉴与参考,进而基于现有研究基础发掘新的研究方法与途径。     

代谢组学及其应用

对代谢组学的概念、特性、发展历史做了简要介绍,综述了当前代谢组学研究中的数据采集、数据分析中采用的技术,及代谢组学在疾病诊断、药物毒性研究、植物和微生物等邻域的应用,并对代谢组学的发展作了展望。     

代谢组学及其在环境毒理学中的应用

代谢组学作为系统生物学的一部分,因其具有分析速度快的特点,被广泛用于生物医学等方面的研究。目前代谢组学在环境毒理学方面的研究主要针对单一污染物,但也需要考虑到被污染地的复杂情况。通过介绍代谢组学及其发展历程,总结了目前主流代谢组学技术的各自特点,讨论了代谢组学在环境重金属、有机污染物和抗生素中的毒性评估以及环境胁迫耐受性中的评价等方面内容,综述了其在环境毒理学中的应用,并指出其应用不足,旨在为代谢组学应用于环境毒理学的研究提供参考。     

代谢组学技术及其在毒理学研究领域中的应用

代谢组学是近几年发展起来的对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,其研究对象主要是生物体液,研究手段主要是核磁共振和质谱。简要综述了代谢组学的概念、代谢组学在毒理学研究领域中的应用、当前代谢组学研究中存在的问题及今后的发展趋势,并探讨了代谢组学在研究毒物作用机制、药物的临床前安全性评价、确定毒物作用靶器官及器官特异性新的生物标志物中的实际应用。     

代谢组学在中药研究中的应用进展

代谢组学是功能基因组学和系统生物学研究不可或缺的重要组成部分,是通过考察生物体系受刺激或扰动前后代谢产物的动态变化,研究生物体系的代谢网络的一种技术。应用代谢组学高通量、整体性的研究思路来理解中药的作用过程,与中医药的整体、辩证观点是一致的。代谢组学已成为中药研发的一个重要途径和手段,为中药现代化在技术上提供巨大支持,有助于为中药现代化研究寻找更多有效的突破口。本文在前人综述的基础上,着重概括了中药代谢组学研究方法近3年来在中药有效物质基础和作用机制、药物作用模型的鉴别和确证、毒性研究和中药安全性评价等方面的应用情况,同时展望了代谢组学方法所面临的机遇和挑战。     

植物代谢组学及其与人类疾病和健康研究趋势

植物代谢组学的发展为人类充分认识植物代谢物和植物性化合物成分对人类疾病和健康的影响、定向改良作物品质、药物研发等带来了契机。围绕人类疾病与健康这一主题,结合文献计量方法,对植物代谢组学的发展态势进行简要分析。通过对植物科学及代谢组学的研究重点进行梳理,并总结植物来源的天然药物的开发及其在人类疾病预防等领域的研究进展,展示植物代谢组学及其在人类疾病和健康应用研究中的发展态势。     

代谢组学技术在水产动物疾病研究中的应用

代谢组学是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的一门新学科。近年来,代谢组学技术在水产动物疾病中的研究备受关注,特别是为感染性疾病发生机制及防控研究提供了一种新的手段。本文介绍了代谢组学技术及其在水产动物研究中的应用,包括代谢组学技术在水产动物感染性疾病、细菌耐药及环境应激等方面应用进行综述,分析了代谢组学在水产动物疾病研究中面临的问题与挑战,并对未来水产动物代谢组学研究趋势进行了展望,以期为代谢组学技术在水产动物疾病发病机制和药物研发方面更深入的运用提供参考。     

代谢组学技术及其在临床研究中的应用

在后基因组时代, 系统生物学研究成为人们关注的焦点。转录组学、蛋白质组学等功能基因组学研究方法可同时检测药物或其他因素影响下大量基因或蛋白质的表达变化情况, 但这些变化不能与生物学功能的变化建立直接联系。代谢组学方法则可为代谢物含量变化与生物表型变化建立直接相关性。代谢组学研究的目的是定量分析一个生物系统内所有代谢物的含量, 进行全面代谢物分析需要分析化学技术的支撑, 核磁共振和基于质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段。代谢组学研究可产生大量数据信息, 对这些数据进行分析离不开化学统计学的应用, 比如主成分分析、多维缩放、各种聚类分析技术以及功能差异分析等。文章综述了近年来代谢组学分析技术及数据分析技术的研究进展, 在此基础上, 对代谢组学在临床研究及临床前研究中的应用研究进展进行了综述。对疾病代谢表型图谱的研究有助于人们了解疾病发生、发展以及致死的机制; 在临床条件下, 这些代谢图谱可以作为疾病诊断、预后以及治疗的评判标准。代谢物组成的变化是毒物胁迫对机体造成的最终影响, 利用代谢组技术可以直接反映毒物对机体的影响。质谱技术、核磁共振技术的应用使得药物筛选过程可以快速完成, 并有助于实现个性化用药。此外, 利用代谢组学技术还可以进行已知酶的新活性研究, 也可以研究未知酶。     

整合代谢组学和生物信息学策略在解析中药系统复杂性中的应用

中药在化学组成方面的复杂性决定了其作用方式和作用过程的复杂性。传统研究方法缺乏系统性,使得一系列制约中药现代化发展的关键问题一直未能得到很好的解决,包括中药化学物质组表征、中药作用机制、中药方剂配伍规律以及中药毒性机制等中药系统复杂性问题。代谢组学作为一门全新的组学技术,秉承了从机体全局系统出发来考量机体内源性小分子物质与外源性干预物质（如药物）的相互作用的理念,与在中医药理论指导下的中药作用原理思路一致。近年来,人们尝试将整合代谢组学技术和生物信息学策略用于解开上述中药关键问题,并已取得了一定的成果。但其在理论挖掘、策略设计、方法开发和实践拓展诸多方面都有很多具体的工作需要进一步推进。对整合代谢组学和生物信息学策略在解析中药系统复杂性中的应用进行综述。     

荷瘤抑郁样模型小鼠的血清代谢组学研究

目的：从代谢组学角度开展肿瘤共病抑郁的研究,将在复杂疾病发生发展机制以及药物治疗新靶点方面做出有益探索。本实验采用代谢组学方法检测荷瘤抑郁样模型小鼠血清小分子代谢物的变化及抗抑郁药氟西汀的影响,探讨代谢组学在肿瘤共病抑郁研究中的应用。方法：制备移植性荷瘤小鼠模型,氟西汀处理组对荷瘤小鼠连续28d灌胃给药,观察各组行为学反应。采用液相色谱串联四级杆飞行时间质谱（LC—QToF／MS）获取荷瘤小鼠与正常小鼠的血清代谢轮廓,并用正交信号校正的偏最小二乘法（OPLS）进行多元统计分析,结合单维水平筛选结果,得到荷瘤小鼠区别于正常对照小鼠的特征性差异代谢物,并观察氟西汀对上述代谢物的影响。结果：行为学反应结果显示,与正常小鼠相比,荷瘤小鼠表现抑郁相关性行为改变,氟西汀对荷瘤引起的行为学变化有显著改善作用。代谢组学分析结果显示,荷瘤小鼠血清中乙酰肉碱和油酰胺的含量较正常小鼠显著降低,氟西汀处理后可增加荷瘤小鼠血清中的乙酰肉碱和油酰胺的含量。结论：基于代谢组学分析得到的特征性代谢产物的下调可能与荷瘤小鼠的抑郁样状态有关,氟西汀对这两种潜在生物标志物有明显的调节作用。代谢组学研究为疾病特异性生物标志物的筛选及药物药效的评价提供了新的思路与方法。     

代谢组学在肿瘤药物靶点筛选中的应用进展

肿瘤是一种多因素参与造成机体各系统功能平衡紊乱的代谢性疾病,代谢重编程是恶性肿瘤的重要特征之一.研究"代谢指纹图谱"的代谢组学,通过揭示肿瘤或药物引起的宿主内源性代谢物的变化,为肿瘤药物靶点的筛选提供了可能.但目前对代谢组在肿瘤药物靶点筛选中的整体性综述并不多见,因此,本文在介绍了代谢组学筛选肿瘤药物靶点的流程的基础上...     

生态代谢组学研究进展

代谢组学指某一生物系统中产生的或已存在的代谢物组的研究,以质谱和核磁共振技术为分析平台,以信息建模与系统整合为目标。随着代谢组学中的研究方法与技术成为生态学研究的有力工具,生态代谢组学概念应运而生,即研究某一个生物体对环境变化的代谢物组水平的响应。理清代谢组学与生态代谢组学学科发展的脉络,综述代谢组学研究中的常用技术及其优势与局限性,论述代谢组学技术在生态学研究中的应用现状,展望代谢组学技术与其他系统生物学组学技术的结合在生态学中的应用前景,提出生态代谢组学研究者未来要完成的任务和面对的挑战。     

代谢组学在家养动物遗传育种中的应用

代谢组学是使用分析化学技术对生物样品(如乳液、血浆、血清等)中的大量小分子代谢物进行全面鉴定和定量分析,已经广泛应用于生物医学、营养学、作物学和畜牧学研究中。最初,代谢组学主要应用于畜牧生产中的非遗传学研究。目前,随着生理基因组学、生理遗传学研究的增多,越来越多的研究者开始利用代谢组学的技术和方法开展动物遗传育种研究。本文综述了代谢组学检测技术与平台特点及代谢组学在动物遗传学与基因组中的应用,着重总结了动物代谢分子遗传参数估计、品系(品种)间代谢图谱差异、代谢组全基因组关联分析、筛选影响重要经济性状的生物标记等领域的研究进展,讨论了代谢组学研究还需亟待解决的问题。本文通过综述代谢组学在动物育种中的研究进展,旨在为进一步利用代谢组学技术开展动物重要经济性状的遗传基础研究提供参考。     

代谢组学在乳腺癌生物标志物研究中的现状及展望

代谢组学是近年来系统生物学研究领域中最活跃的分支学科之一,通过研究生命体在不同生理病理状态下所产生的内源性代谢物变化规律来揭示疾病相关的代谢本质.作为系统生物学研究中的后起之秀,代谢组学以其特独的研究视角和技术优势迅速而广泛地应用于癌症研究领域,已初步展现出广阔的临床应用前景.乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,严重威胁着女性健康且呈年轻化趋势.利用代谢组学技术平台对乳腺癌进行研究,寻找潜在的代谢性生物标志物,有助于乳腺癌的早期诊断、疗效评价、预后监控及制定合适的个体化治疗方案,对改善乳腺癌患者的存活率具有重要意义.本文将对代谢组学的概念、研究方法及其在乳腺癌生物标志物研究中的应用进行综述.     

脂质组学在毒理学研究中的应用

脂质作为细胞的主要组成部分,在细胞内物质运输、信号转导、细胞凋亡等多种生命活动中发挥重要作用。脂质组学通过对生物体内的脂质进行系统分析,从而了解其相互作用以及与其他生物分子之间的作用。主要介绍了脂质组学的研究方法,包括样品前处理方法、检测方法和仪器设备以及数据分析方法。同时,综述了脂质组学技术在神经毒性、肝脏毒性、免疫毒性以及内分泌干扰毒性中的研究进展,以期为研究化合物毒性作用机制提供思路和参考。最后,提出未来应利用脂质组学技术开展不同化合物的联合毒性作用研究,通过脂质组学筛选获得相关脂质生物标志物,为联合毒性作用的风险预警和相关毒性作用机制分析提供科学依据。     

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。     

基于气相色谱-质谱联用技术的代谢组学方法在转植酸酶基因玉米代谢物指纹图谱分析中的应用

目的:建立气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)的代谢组学方法,初步研究转基因株系与对照株系之间代谢物指纹图谱的差异性,为转基因作物安全的评价提供参考。方法:优化提取条件,考察色谱条件,并采用主成分分析(PCA)数据处理方法对转基因株系及对照进行模式识别。结果:优化了提取条件及色谱条件,建立了GC-MS的代谢组学方法,获得了小分子的代谢产物的表达谱,发现转基因与其对照之间呈现出显著性差异。结论:优化的GC-MS的代谢组学方法可以从代谢水平检测转基因作物,找出差异性,为转基因作物的检测与评价提供技术支持。     

乳酸菌代谢组学研究进展

代谢组学作为系统生物学的重要分支,近年来在微生物研究领域受到广泛关注,并取得了重要进展。目前乳酸菌代谢组学正日益成为研究的热点,就乳酸菌代谢组学研究中有关样品的制备、分析鉴定和数据分析等涉及的主要方法进行概述,并介绍一些乳酸菌代谢组学应用的典型实例,对乳酸菌代谢组学研究中潜在的问题和未来发展趋势进行讨论。     

基于稳定同位素的代谢组学临床研究进展

基于稳定同位素示踪的代谢组学不仅能检测疾病发生发展及治疗过程中相关代谢物的变化,还可以对生物体系的代谢物进行定量分析并描述代谢特性。目前,稳定同位素示踪的代谢组学技术可在受试者体内直接追踪到代谢网络的单个原子,更有利于发现与疾病病因和诊断及药物疗效评估相关的生物标志物。现就稳定同位素示踪代谢组学在临床研究中的应用做简要概述,以期为将来更好地开展代谢组学在临床方面的研究提供重要依据。     

代谢组学技术在食管癌标志物研究中的应用

作为一门广泛应用于疾病、肿瘤、营养、药物及微生物等领域的组学技术,代谢组学已成为近年来组学技术的研究热点之一。食管癌是严重危害我国居民健康的恶性肿瘤,运用代谢组学技术在早期肿瘤标志物的筛选中取得了重要进展。该文对代谢组学与食管癌研究作一综述,为食管癌防治工作提供参考依据。