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非靶向微生物代謝組學分析
代謝組學是通過比較對照組和實驗組的代謝組(metabolomes,某一生物的所有代謝物組分),以尋找其它代謝譜差異的研究方法。
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最后更新:2014-7-25半年訪問:37
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一、代謝組分析技術概述
       代謝組學是通過比較對照組和實驗組的代謝組(metabolomes,某一生物的所有代謝物組分),以尋找其它代謝譜差異的研究方法。這些差異可能與臨床生物標志物發現中研究的某些疾病相關,也可能與藥物研發毒理研究中候選藥物攝入后的代謝改變有關。環境代謝組學在研究化學品接觸對野生生物和環境的影響方面日益受到重視。在農業/化工領域,代謝組學可用于除草劑和殺蟲劑的開發。

代謝組學譜型分析與基因表達研究或蛋白質組學分析這些只揭示細胞中發生的一部分行為的研究不同,它能描述某一時刻細胞的完整生理狀態。更重要的是,如果能把蛋白質組學、轉錄組學和代謝組學的數據整合在一起(一種稱為系統生物學的整合性研究思路和方法),將獲得生命有機體生物學更完整的圖像。
應用領域:
£  疾病診斷和發病機制研究
£  藥物毒理學、新藥篩選、藥物安全評價
£  中藥研究及中醫結合
£  植物和農業研究
£  微生物與發酵研究
£  食品健康、食品安全的研究
£  新能源發掘
質譜在代謝組學中的應用
質譜(MS) 因具有廣泛的動態范圍、能進行可重現的定量分析,而且能夠分析非常復雜的生理體液,已被用于代謝組學的研究中。由于這類樣品的復雜性,為了盡可能多地檢測代謝物,在質譜分析之前常常還要進行分離(氣相色譜、液相色譜或毛細管電泳)。
LC/MS,GC/MS, NMR比較

  優點 缺點
LC/MS 靈敏度較高,無需衍生化,適合極性較大物質 分離率不高,時間較長,具有偏向性
GC/MS 較好的分離效率和檢測靈敏度、適合極性較小物質 衍生化限制了應用范圍,具有偏向性
NMR 精度高、對樣品限制少、不破壞樣品 靈敏度較低、動態范圍有限
GC/MS分析
氣相色譜和質譜(GC/MS)是分析揮發性化學物質的有效組合。氣相色譜使用運載氣推動分析物通過涂漬的熔融石英毛細管。基于分析物在氣相和毛細管內涂層之間的不同分配實現分離。GC/MS 要求分析物能夠揮發,以便在毛細管中進行遷移。因此,分析物必須具有揮發性,或能夠經過化學衍生具有揮發性。
LC/MS分析
液相色譜可以分離無揮發性和未衍生化的代謝物。因此,LC/MS可以分析的化合物種類范圍比GC/MS 更廣。LC/MS最適合作為未知代謝物研究中的探索方法,或者在多種目標代謝物由于揮發性問題不能用GC/MS 進行分析時采用。

LC/MS分析
液相色譜可以分離無揮發性和未衍生化的代謝物。因此,LC/MS可以分析的化合物種類范圍比GC/MS 更廣。LC/MS最適合作為未知代謝物研究中的探索方法,或者在多種目標代謝物由于揮發性問題不能用GC/MS 進行分析時采用。
 
本平臺擁有的儀器設備:
LC MS: Waters XEVO G2 QTOF;Thermo LTQ Orbitrap 液質聯用儀;Waters Quattro Premier XE三重四極桿液質聯用儀 
GC MS:Agilent 7890A氣相色譜儀和5975C質譜儀 
NMR: AVANCE III 600MHz全數字化核磁共振譜儀

二、實驗大致流程: 
根據實驗設計,對獲得的不同來源的樣品(血液、尿液、舌苔、細胞、微生物及動植物組織樣本等)進行樣品預處理,分別結合多維色譜分離和后續的串聯質譜鑒定,從而實現對不同來源樣品代謝物進行分離和鑒定的目的,而后進行后續質譜數據的分析,包括代謝物鑒定、定量、統計分析及生物學意義解釋等。
LC/MS原理:
下圖為整個的實驗流程: 

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