新型的代谢组学技术临床代谢组学 _新型的代谢组学技术

临床代谢组学（新型的代谢组学技术）
随着代谢组学技术不断发展、研究不断深入、应用不断丰富。从最初十来个样本的非靶向代谢组就可以发个不错的SCI论文，到后面非靶向与靶向结合，其对于代谢组学和应用案例本身要求也越来越高，而代谢流作为一项可以动态反应代谢流量变化的技术，已经在越来越多的高质量SCI论文中被使用。下面，作者将用十几分钟的时间带大家认识这门新型的代谢组学技术。
一、关于代谢流，你可能首先需要知道这些：
1. 什么是代谢流？
代谢流是利用稳定同位素示踪技术，追踪代谢物在整个代谢反应网络中随时间变化的动态过程，代谢流技术可以帮助我们更好地理解细胞内代谢网络的代谢物水平变化、流量分布和周转速率，发掘主要代谢异常通路及其生物学功能，并揭示其上下游相互调控机制。这可为疾病发生机制的理解、药物靶点的发现等提供强有力的科学依据。目前代谢流分析已经广泛应用于代谢相关疾病，如：糖尿病，癌症，免疫和神经退行性疾病等的发病机制研究中。
2. 代谢流的研究流程
(1) 动物模型的研究流程如下：
动物模型的流程一般先是基于感兴趣的生物学问题选择适当的稳定同位素示踪剂，然后施用于模型生物（例如输注、注射、管饲固体或液体饮食）。随后从模型生物中收集组织或血液样本，并进行处理。然后使用分析技术（如质谱）对于已经提取代谢物的待测样品进行检测，分析示踪剂中同位素标记物向下游代谢产物的掺入。得到的数据可以评估和解释不同代谢物的同位素富集概况，以了解不同细胞内代谢途径的活性。另外，这些富集图谱可以与细胞外（如血液）测量结果结合在一起，并集成到系统级代谢模型中，以显示实验对象的代谢状态的定量读数。

(2) 细胞模型研究流程如下：
首先，要设计最佳的示踪实验，以确保通量的足够分辨率。然后进行标记实验，同位素标记和外部速率测量，代谢模型的建立，最后进行通量计算和统计分析。

3. 代谢流的应用
目前，代谢流已广泛应用于生理学研究、基因与蛋白质功能研究、病理学研究（如肿瘤、肥胖和糖尿病代谢）、微生物工程等方面。代谢流分析可以定量化表征细胞代谢体内的动态变化和代谢途径的流量精细分布，揭示疾病发生发展过程中的主要代谢通路变化，促进对生理或病理机制的认识。还可以寻找细胞生长、增值等过程的信号传导通路中的关键基因，结合酶的反应动力学性质描述代谢网络特性。
4. 代谢流研究常见问题
(1) 示踪剂的选择：体内稳定同位素测定成功的关键在于示踪剂的选择。示踪剂的选择必须根据代谢途径来选择。放射性示踪剂（例如18F、3H、14C）和稳定的示踪剂（例如2H、13C、15N）均可用于研究同位素示踪剂体内代谢。
放射性示踪剂的特点：灵敏度高，特异性强，可用于测定单个预定义路径的活动。但是放射性示踪剂具有半衰期，而且具有放射性，需有资质的专业实验室才能进行。
稳定同位素示踪剂的特点：灵敏度低但通常标记深度高，但可以一次查询多个途径，从而最大程度地利用单个实验收集的信息量，延长和重复给药更可行。
13C全标葡萄糖是最流行的体内示踪剂，它能够迅速标记中心碳代谢中的许多途径并且成本相对较低。除了13C全标葡萄糖以外，在体内测定中越来越多地使用基于其他分子和同位素（例如15N、2H）的均一标记示踪剂，以全面测定涉及脂肪酸、酮体或氨基酸代谢等的途径。