组学

主要包括基因组学(Genomics),蛋白组学(Proteinomics),代谢组学(Metabolomics),转录组学(transcriptomics),脂类组学(lipidomics), 免疫组学(Immunomics),糖组学(glycomics )和 RNA组学(RNomics)学等。

新功能、新界面、新体验,扫描即可下载生物谷APP!
首页 » 组学 » 未来5年生命科学热门研究领域就是它!

未来5年生命科学热门研究领域就是它!

来源:生物谷 2017-08-23 13:57

近年来科学家们对代谢组学的关注度越来越高,也有大量关于代谢组学的文章得到发表,代谢组学成为继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后的又一个重要研究领域。

代谢组学的概念最初由英国帝国理工学院的尼克尔森教授等人提出,他们提出对生物系统因病理生理或基因改变等刺激导致的动态多参数代谢应答的定量测定即为代谢组学。代谢组学的焦点在于机体代谢过程中小分子物质的变化,这种变化能够体现细胞或组织对外来刺激或基因改变的应答规律。



有生命存在即有代谢过程的发生,而代谢过程中产生的各种小分子物质是了解生命变化的一个重要媒介,代谢组学作为一种重要的研究工具能够捕捉这种媒介的动态变化为科学研究和实际应用提供信息。目前代谢组学已经在一些研究领域得到研究和应用,如疾病诊断、发病机制研究、中医药现代化、药物毒理及安全评价、植物、微生物、环境、营养等研究。

代谢组学——未来医生的诊断利器

相比基因和蛋白质的研究来说,对机体代谢产物进行深入研究可以判断机体是否处于正常状态,并且许多公司通过市场研究发现,健康人并不希望进行基因型分析,因此基因组学在临床上的应用存在很大局限,而相比来说代谢组学需要提供的个人信息更少,且费用较低容易被大众所接受。研究人员也可以通过代谢组学筛检出代谢产物然后通过基因组学和蛋白质组学进一步加以研究。

目前代谢组学研究人员已经对一些疾病进行了研究。苯丙酮尿症  (PKU)的发生主要是由于缺失将苯丙氨酸水解成酪氨酸所必须的苯丙氨酸水解酶基因,导致血液中苯丙氨酸累积造成的。如果该疾病在婴儿出生后九个月内没有得到检出,就会对婴儿大脑造成严重损伤。这种疾病通过简单的血样和尿素化验就可以确诊,而血样和尿素化验以后也将成为代谢指纹研究方法的一部分。研究人员不仅希望能够找到用于疾病诊断的标志物,还希望借助代谢组学的方法找到疾病的治疗方法。

癌症是现代社会中对人类健康威胁极大的一类疾病,在遗传因素、不健康生活方式和恶劣生存环境等因素的共同作用下,癌症的发生率不断突破人们的认知。对于癌症患者来说,能够早发现早治疗是克服癌症拯救生命的最有效方法,但是目前对大多数癌症的诊断仍然主要依赖医学影像检测的方法,缺少可靠的诊断标志物。2009年Nature刊发了美国密歇根大学霍华休斯医学院研究者的一项基于GC/MS代谢组学研究的前列腺癌生物biomarker的研究成果。研究者对前列腺癌患者血清、组织、尿液样本中的代谢组进行系统分析,一共262个临床样本,分别选自前列腺癌患者(59个活检阳性,51个活检阴性作为对照)的42个组织,110份尿液和血浆,以代谢物差异性来区分出良性前列腺癌、临床局限性前列腺癌、转移性癌。

研究发现肌氨酸在侵入性前列腺癌组织中含量很高,同时作者检测活检阳性和阴性人群尿液样本,这些样本中往往前列腺抗原含量是上升的。也就是说活体穿刺阴性并不能完全排除未患癌。这也显示出肌氨酸作为判断前列腺癌转移的重要意义。该研究中还利用遗传技术将甘氨酸生成肌氨酸的酶定向敲除,发现敲除了生成肌氨酸的酶将大大降低前列腺癌的恶性程度,反过来,外源添加肌氨酸或降低肌氨酸脱氢酶,将导致前列腺良性上皮细胞的恶化。这说明肌氨酸在癌细胞转移中可能扮演了重要的角色,肌氨酸代谢通路有可能成为前列腺癌治疗的新靶点。

那么对于实体瘤我们可以利用代谢组学的手段进行biomarker的筛选,非实体瘤我们同样也可以。2014年刊发在blood上的一篇关于急性髓细胞白血病(AML)葡萄糖代谢机制研究发现发现急性髓细胞白血病患者(AML)的糖酵解代谢活性越高,其生存就越差。研究团队获得两组(测试组:229个AML患者和260个对照血浆样本;验证组:171个AML患者和233个对照血浆样本)受测对象的血浆代谢组数据,利用非靶向代谢物检测技术测得100个代谢物中有6种代谢物在组间有显着性差异,其中甘油-3-磷酸、乳酸、柠檬酸在AML患者血清中含量较对照显着下降,而丙酮酸、α-酮戊二酸和2-HG在AML患者中显着增加,进一步将这 6 种代谢产物组合来评估 AML 患者的预后发现: 患者的生存期( OS) 和无事件发生期( EFS) 与乳酸、丙酮酸、α-酮戊二酸、2-HG、甘油-3-磷酸的含量成负相关,但与柠檬酸含量成正相关。这六个biomarker的发现对于急性髓细胞白血病(AML)预后评价有重要的价值。

黑龙江中医药大学王喜军教授课题组曾在国际学术期刊J Physiol Biochem上发表了一篇文章,他们采用UPLC-Q-TOF-MS技术对二型糖尿病及正常人群尿液样品进行代谢组学分析,发现脂连素,酰基肉毒碱,柠檬酸,犬尿烯酸,3-吲哚酚硫酸盐以及葡萄糖等化合物可作为生物标记物,这些化合物参与了牛磺酸及亚牛磺酸代谢,半胱氨酸及甲硫氨酸代谢,缬氨酸,亮氨酸及异亮氨酸生物合成代谢等几个关键代谢通路。该研究再一次证明代谢组学在临床早期诊断以及疾病发病机制的研究中具有巨大潜力及广阔的发展空间。王喜军教授也将参加由生物谷主办的2017代谢组学与转化医学研讨会(点击阅读原文了解会议详情),介绍他们在代谢组学领域取得的最新进展。

代谢组学——中医药走向现代化的跳板

传统医学是中华民族的宝贵财富,为中华民族的繁衍昌盛做出了巨大贡献。中医药应用有着悠久的历史,我国历代中医药学家对中医药的疗效和安全性有着深刻的认识,并形成了独特的中医药理论。现在,中药产业已成为我国医药的重要产业,药材和中成药在国际市场的地位不断提高。但是,随着中草药及其制剂的世界范围的广泛应用,关于中药安全性问题的报道也逐渐增多。

在2006年举办的香山科学会议上,天津药物研究院新药评价研究中心的刘昌孝院士表示,进行单味药或它们组成的方剂的代谢组学研究,将为中药复方的科学性提供依据,有利于帮助人们走出中药安全性的认识误区。运用机体对药物作用的整体反映性进行代谢组学研究,有利于认识中药的作用机理、有效物质基础、配伍规律和毒性规律,为安全用药提供指导。

来自上海交通大学药学院的陈闽军、贾伟等人曾运用系统代谢组学技术开展了“中医方证对应性”和“中药体内药理/毒理整体性评价”研究,并将研究结果发表在国际权威学术杂志Journal  of  Proteome Research上,得到审稿人的高度评价。

复方中药是中国医药学的精髓和宝贵财富,对其进行系统的科学研究对于继承和发展中医药,并赢得全世界的认同,具有十分重要的意义。

不过据贾伟教授在他的博客中介绍,“代谢组学目前尚无法全面进入精准医学和相关健康领域的产业化服务。其主要瓶颈有两个,一是标准化的问题,二是通量的问题。代谢组学往前发展的一个必经之路是定量化和标准化。”“代谢组学要想全面进入临床医学和健康产业的服务领域,需要花大力气解决技术平台的行业标准化问题。从代谢组学设备生产厂家到各个实验室之间都需要逐步改变工作模式,从各自为战百花齐放到互相合作统一标准,共同建立行业内的技术规范,不同平台产生的数据可以交互验证(cross-validation),最终建立起一个行业内可以共享的代谢组学数据库。”不过我们相信代谢组学一定会在未来的科学研究和实际应用中发挥出更大的作用。

2017年9月8日,由生物谷主办的“2017代谢组学与转化医学研讨会”将在苏州召开。本次会议邀请了复旦大学生命科学学院唐惠儒教授、北京协和医学院张金兰教授、军事医学科学院国家生物医学分析中心颜贤忠教授等国内知名嘉宾,聚焦代谢组学的多个细分领域,如肿瘤代谢组学、微生物代谢组学、尿液代谢组学、脂质代谢组学等,从技术难点、数据分析到应用进行剖析,为业内提供更灵活的交流机会,促进合作。
温馨提示:87%用户都在生物谷APP上阅读,扫描立刻下载! 天天精彩!


...(全文约5499字)
<< 去看24小时最新(47)

相关标签

最新会议 培训班 期刊库