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01-302019

这个代谢组学平台一年能发顶级期刊30篇,数据绕地球好几圈

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"代谢组学作为系统生物学中的一种重要组学研究工具,正在被越来越广泛的应用于科研及精准医疗研发的各个领域。而代谢组学研究中一个非常重要而又被很多人忽略的方面是得到准确的代谢物鉴定和代谢物含量变化的数据。数据的可靠性及重现性是通过代谢组学发现潜在生物标志物、从而进行临床转化的关键。

Metabolon公司专利的精准代谢组学平台,因其准确的通过与标准品数据库比对的代谢物鉴定和严格的检测质量控制体系一直是国际代谢组学研究的首选平台,也正因为此凯莱谱选择与其共同搭建中国的代谢组学实验室。据不完全统计,2018年应用Metabolon的Discovery HD4?代谢组学平台数据发表的文献近300篇,其中30余篇被顶级期刊[包括Nature family(7篇),Cell(2篇),Cell Metab(10篇),Science (1篇),PNAS(6篇)等]收录,今天精选其中的五篇高分文章来和大家一起分享。"


I

代谢和昼夜节律的关系
Atlas of Circadian Metabolism Reveals System-wide 
Coordination and Communication between Clocks


作者:Kenneth A. Dyar, Dominik Lutter, Anna Artati, et al.

期刊年卷:Cell 2018 Sep 06;

影响因子:31.398


研究目的

代谢疾病通常呈现出不同组织间的昼夜节律不对称等特征,通过分析不同组织的生物钟之间发生的代谢失调和沟通改变,可以更好地研究特定疾病的致病机制。


实验摘要

应用集成系统生物学方法,研究在能量平衡(标准食物)或慢性营养应激(高脂肪饮食[HFD])条件下,小鼠八种不同组织的24小时昼夜节律代谢特征谱。不同组织的生物钟之间存在高度专业化的沟通和关联,高脂饮食对不同组织的昼夜节律代谢物的破坏存在特异性。作者揭示了代谢途径是如何被特定的时间和空间窗口所控制,以及高脂饮食诱导的组织特异性和器官间24小时动态改变是如何出现的。本次研究还揭示了肌肉胰岛素抵抗、肝脂肪变性、动脉粥样硬化和能量消耗减少之间的时间联系。


图1.小鼠组织的24小时全球代谢物分析谱揭示了标准和高脂饮食下常见的和具有组织特异性的代谢特征。


Reference:Kenneth A.D.et al. Atlas of Circadian Metabolism Reveals System-wide Coordination and Communication between Clocks. Cell 2018 (174): 1571–1585.





II

通过粪便代谢组学研究肠道微生物的作用
The Fecal Metabolome as a Functional Readout of the 
Gut Microbiome


作者: Zierer et al.

期刊年卷:Nature Genetics 2018 Jun;

影响因子: 27.125


研究目的

人体肠道微生物在健康中起着关键作用,影响激素、维生素以及支链氨基酸的循环水平,与诸如肥胖症和胰岛素抵抗等问题都有关联性,但微生物的16S rRNA测序分析和鉴定缺乏具体定量注释的功能,亦不能指示每个细菌基因组内基因的转录活性或区分活菌和死菌。


实验摘要

通过对TwinsUK队列中获取的786个个体的粪便使用Metabolon非靶向代谢组学平台进行代谢组学研究,测得1,116个代谢物的水平,再通过分析宿主年龄、性别、BMI、肥胖程度、基因差异、饮食和肠道微生物群之间的代谢相互作用,提供微生物组的功能读数(functional readout)来补充测序获得的信息。不同个体间的遗传因素对粪便代谢物的影响只有17.9%(heritability (H2)),属于适度范围。在所鉴定的代谢物中,570种是常见的并且在至少80%的样品中都能检测到,而有345种只能在20%至80%的样品中检测到。粪便代谢组与年龄之间存在非线性关联,但与内脏脂肪量密切相关,是影响腹部肥胖的潜在机制。因此,粪便代谢谱分析是探索微生物组成,宿主表型和遗传复杂性状之间联系的新工具。


图三:通过粪便代谢物与肠道微生物组之间的关联性探究微生物对内脏脂肪的影响


Reference:Zierer J. et al. The fecal metabolome as a functional readout of the gut microbiome. Nature Genetics 2018 (50): 790-795.





III

BMI和代谢的关系
Profound Perturbation of the Metabolome in Obesity Is Associated with Health Risk.


作者:Cirulli E.T., Guo L., Swisher C.L., et al.

期刊年卷:Cell Metabolism. 2018 Oct 08;

影响因子: 20.565


研究目的

肥胖是一种异质和复杂的全球性疾病,一般通过BMI进行不精确地测量。以往研究发现的代谢标志物相对较少,样本数量和分组也不够全面。


实验摘要

Cirulli等人使用非靶向代谢组学和全基因组测序,对2396例受试者(包括TwinsUK cohort 和 Health Nucleus cohort两个队列,时间跨度为8-18年)进行分析,刻画了肥胖的代谢和遗传特征,并发现代谢组学能捕捉出临床相关的肥胖表型,并且是比遗传风险评估更好的健康预测因子。


Graphic Abstract


ReferenceCirulli E.T., Guo L., Swisher C.L., et al. Profound Perturbation of the Metabolome in Obesity Is Associated with Health Risk. Cell Metabolism. 2019 (29): 1–13.



IV

微生物与性别特异性节律关系
The Mouse Microbiome Is Required for Sex-Specific Diurnal Rhythms of Gene Expression and Metabolism


作者:Weger et al.

期刊年卷:Cell Metabolism 2018 Oct 15;

影响因子: 20.565


研究目的

生物的生理活动在一天中的不同时刻、不同性别间存在差异。生物钟和相关的进食节律对新陈代谢和肠道微生物组具有深远的影响。但关于微生物对宿主的生理节律影响到什么程度我们还知之甚少。



实验摘要

通过研究C57BL/6J 雄性和雌性无菌小鼠和常规繁殖小鼠的转录组和代谢组特征变化,Weger 等人发现微生物组会通过控制适当的性成熟激素和生长激素的分泌来维持差异性生理性征,表现为不同性别间的基因表达差异和代谢差异。微生物组的缺失减弱了肝脏的两性异形和性别特异性节律。无菌小鼠产生的雄性雌性化和雌性雄性化可能是由于性发育和生长激素分泌改变引起的,或与外源化合物受体的差异性激活有关。由此定义了微生物组调节宿主代谢的新机制。


Graphic Abstract


Reference: Weger B.D. et al. The mouse microbiome is required for sex-specific diurnal rhythms of gene expression and metabolism. Cell Metabolism, 2019 (29): 1-21.



V

血液中代谢物的变化可预示结核病发病
Metabolite changes in blood predict the onset of 
tuberculosis


作者: Weiner et al.

期刊年卷:Nature Communications 2018 12 06;

影响因子: 12.353


研究目的

2017年,全球共记录了1000万例结核病(TB)病例,160万人因结核病死亡。目前已有的检测标志物TST 和 IGRA特异性差,研究显示95%HIV阴性和70%HIV阳性的TST/IGRA结果阳性的暴露者并不会进展到结核病。发现从结核暴露后到临床确诊前的风险预示标志物对于控制结核病的流行、减少不必要的诊疗至关重要。



实验摘要

在撒哈拉以南非洲地区(Subsaharan)的一项前瞻性多地点研究中,Weiner等人采用非靶向代谢组学方法,分析了4462例来自4个地区的HIV阴性、有家庭结核暴露史的个体的血清和血浆中的代谢变化特征,其中97个个体在暴露后3-24个月进展为结核病(进展组),其余保持健康(对照组),通过训练集和测试集的交叉验证,最终找到了一个由10个指标组成的预测模型,通过和其他呼吸道疾病对比后,分离出6个与结核病进展相关的特异性标志物。由此生成了跨非洲大陆的结核病代谢生物印记谱,在5个月内的诊断试验中显示出69%灵敏度和75%的特异性。


图5.与疾病或风险相关的代谢物变化


ReferenceWeiner J, et al. Metabolite changes in blood predict the onset of tuberculosis. Nature Communications 2018 (9): 5208.




最后,正如开头提到的,这么好的代谢组学研究平台,现在在国内也可以接触到啦!!!


凯莱谱-Metabolon代谢组学联合实验室作为Metabolon在中国的独家授权实验室,于2017年12月正式通过Metabolon能力验证,达到质控内标RSD变化中值小于5%的标准,以及在血液样品中可准确测定将近 1000 种内源性代谢产物的能力,拥有与美国 Metabolon 总部实验室相同的测试水平。


凯莱谱希望通过精准代谢组学,共同助力国人的精准科学研究。




如您有研究需求或需要参观我们的代谢组学实验室,欢迎和我们接洽,具体可联系:13901174349或metabolomics@dazd.cn