简介
代谢组学是在20世纪90年代中期发展起来,是研究生物体被扰动后(基因或环境的改变后)其代谢产物(内源性代谢物质)种类及数量变化的一门科学。是继基因组学、蛋白质组学之后的新兴的组学技术, 是系统生物学研究不可缺少的重要基础学科之一。代谢组学通过揭示内在、外在因素的影响下,代谢整体的变化轨迹反映病理生理过程的一系列生物事件。通过对代谢组学数据进行分析,可以对生物体内的小分子代谢物进行定性定量分析,找出代谢产物变化与生物体生理生化变化的相对关系。挖掘疾病发生过程中生物体内代谢物的变化信息,以及药物作用后引起的生物体代谢变化,从而获得有关疾病发病机制,药物代谢作用和药理毒理方面的信息。
代谢组学研究的优势
- 代谢组学的研究处于生物信息流的中游,介于基因、蛋白质和细胞、组织之间,在生物信息的传递中起到承上启下的作用。
- 小分子的产生和代谢是基因表达的下游产物,生物体液的代谢产物分析能够更直接,更准确的反映生物体的病理生理状态。
- 代谢物的种类少,大约在103个数量级,要远小于基因和蛋白质的数据,物质的分子结构要简单得多,分析起来更简单明了。
- 代谢组学的代谢物信息库简单,它远没有全基因组测序及大量表达序列标签的数据库那么复杂。
- 基因和蛋白质表达的有效微小变化会在代谢物上得到放大,从而使检测更容易。
- 代谢产物在各个生物体系中都是类似的,所以代谢组学研究中采用的技术更容易在各个领域中通用,也更容易被人接受。
代谢组数据分析流程
代谢组学数据分析在生物医学研究中的应用
临床诊断:通过非靶向代谢组学技术手段对对照组和实验组的全部代谢物进行比对并寻找差异,再通过靶向技术手段对特定代谢物群进行有针对性地、特异性地检测与分析,从而揭示与疾病相关的特定代谢物群。
病因与病理机制研究:通过代谢网络分析还能了解体内生化代谢状态,沟通生化代谢与疾病关系,从相关的代谢异常处入手探索和揭示疾病病因、病理机制,也有助于发现新的药物作用靶点。
药物研发:采用代谢组学数据分析方法,为新药筛选和开发,药物作用机制的研究,药物毒性评价提供更精确的指导。