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代谢组学实验常见问题与解答
文章来源:genecreate 作者:genecreate 发布时间:2019-02-21 09:42
        代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科,是系统生物学的重要组成部分。细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的,如细胞信号释放(cell signaling),能量传递,细胞间通信等都是受代谢物调控的。目前,代谢组学迅速发展并渗透到多项领域,例如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学,植物学等。
 
技术特点
对有机体的损伤小
鉴定的通量高,一次可鉴定上百到上千种代谢物
相对于基因组学和蛋白质组学,代谢组检测更容易
 
适用范围
1. 植物功能基因组研究:拟南芥模型、转基因植物的研究等;
2. 疾病诊断:根据代谢特征图谱诊断肿瘤、糖尿病等疾病;
3. 毒理学研究:利用代谢组学技术研究环境毒理及药物毒理;
4. 食品及营养学:研究食品中进入体内的营养成分及其与体内代谢物的相互作用;
5. 药物机理:在中药现代化及其机理上的研究;
6. 其他代谢物种类检测、含量量检测的领域。
 
1.做代谢组学选取什么类型的样本? 样本如何处理? 
一般而言,代谢组学样本的类型多种多样,常见的有以下几大类:血清、血浆、尿液、粪便、细胞、细菌、组织、培养液、植物的花、茎、叶等。老师们可根据自己的研究目的选取合适的样本进行实验。  代谢研究的样本处理和采集要遵循“保持最鲜活状态”的原则,采集样本后立即通过置于液氮、干冰或者-80°C冰箱中,阻止样本离体后的进一步代谢活动, 并保证样本在实验前一直处于-80°C以下。
 
2.代谢组学的结果包含哪些内容?
结果包含的内容与项目的协议有关。目前我们提供的代谢组学服务有全物质鉴定,非靶向代谢组学和靶向代谢组学服务。  全物质鉴定服务,即检测样本中有哪些代谢物,结果我们只能提供一份定性物质列表的信息。  非靶向代谢组学服务,即普筛或者盲筛,目的在于筛选出两组样本间的差异代谢物,结果我们会提供一份数据矩阵,多元统计分析(PCA、PLS-DA、OPLS-DA),差异代谢物列表,高级分析(差异代谢物层次聚类分析和通路注释、富集分析)。需要注意的是LC-MS非靶向代谢组学分析无法得到全物质鉴定的信息。 GC-MS非靶向代谢组学如果需要全物质鉴定的信息需提前和技术沟通。  靶向代谢组学服务,即已经有关注的物质,检测样本中关注物质的准确含量,结果我们会提供关注的物质在各样本中的准确含量及相应标品建立的标准曲线信息。
 
3.开展代谢组学研究,如何设计样本的生物学重复?  
代谢物处于生命活动的下游,相较于基因和蛋白,其动态波动性大。因此需要很多生物学重复来增加数据的可靠性和说服力。  对于全物质鉴定的项目:一般情况下是可以不设置生物学重复,也可以设置生物学重复,没有特别的规定,老师可根据实际实验需求进行设置。  非靶向代谢组学项目:是必须要设置生物学重复的。通常情况下细胞/微生物样本每组至少6个生物学重复,模式动物/植物样本每组至少10个生物学重复,临床样本每组至少30个生物学重复。样本重复数量强烈建议大于6个,样本数量过少,后续多元统计分析模型容易过拟合,统计结果不可靠,会遭受质疑。  靶向代谢组学项目:一般是用于验证的,所以生物学重复的个数越多最终的结果是越可靠的。 一般情况下,靶向代谢组学每组至少3个生物学重复,少于3个生物学重复结果是不可靠的。
 
4.同一个实验的样品可不可以分成两批检测?  
建议最好不要分成两批检测,因为这两个时间点仪器的响应是会发生变化,这样可能导致的问题是一些含量低的物质可能只在一个批次里被检出,这样导致最终的结果不可靠,我们应当尽可能的减少人为因素以及仪器对实验结果的影响。
 
5.每组样本的生物学重复个数一定要一致吗?
每组样本的生物学重复的个数不一致也是可以的,但最好相差不要太多,差别不要超过2/3就可以了。相比较而言,每组生物学重复的数量足够多是更为重要的。
 
6.代谢组学如何定性的,用的什么数据库?
LC-MS 定性是根据检测到的离子质量数计算加荷模式,比对数据库中的物质的质量数。  GC-MS定性低根据检测到物质定性离子的谱图数据和数据库中物质的谱图进行比对的。  目前代谢组学的数据库是不区分物种的,LC-MS 常用的数据库是Metlin、HMDB以及部分自建库。GC-MS 常用的数据库是Fiehn、NIST以及部分自建库。对于脂质组学项目我们除了使用常用的lipid maps之外, 还用了Q-Exactive 自带的lipid search 数据库,该数据库中有150万种谱峰信息,使定性结果更全面、更准确。