简述代谢组学的概念、研究技术和应用

Posted 2022-12-24 系统

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简述代谢组学的概念、研究技术和应用

代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统生物学的重要组成部分。

它是关于生物体系内源代谢物质种类、数量及其变化规律的科学，研究生物整体、系统或器官的内源性代谢物质及其所受内在或外在因素的影响。

代谢组学利用高通量、高灵敏度与高精确度的现代分析技术，对细胞、有机体分泌出来的体液中的代谢物的整体组成进行动态跟踪分析，借助多变量统计分析方法，来辩识和解析被研究对象的生理、病理状态及其与环境因子、基因组成等的关系。

“代谢组学”是一种整体性的研究策略，其研究策略有点类似于通过分析发动机的尾气成分，来研究发动机的运行规律和故障诊断等的“反向工程学”的技术思路。

由于代谢组学着眼于把研究对象作为一个整体来观察和分析，也被称为“整体的系统生物学”。

通过现代超高效液相色谱/高分辨质谱联用仪等技术分析体液中的代谢物组成谱，并利用多变量统计分析技术，把所有代谢物的组成信息都整合到一起，为在系统和整体的层面上比较和分析生物的代谢特性开辟了新的技术路线，具有广阔的发展前景。

近几年来，已经有越来越多的学者将现代代谢组学技术运用到人体和动物的整体代谢与功能性研究中。

代谢组学创始人、英国帝国理工大学Jeremy Nicholson教授认为人体应该作为一个完整的系统来研究，应用代谢组学来理解疾病过程，与中医的整体观和辨“证”论治思维方式不谋而合。

代谢组学和中医中药的哲学观相吻合，代谢组学是研究中药最好的选择。

研究中药这种复杂混合物的毒性，代谢组学是最好的方法，选择不同产地、不同数量、不同组分的中药，做出代谢组图，根据组成变化与毒性、药效相对应，就可把有效的成分最大化，把有毒的东西剔除。

同样，代谢组学也是中药质量控制的主要研究手段，有利于中药的出口和国际化。

代谢组学与有着几千年历史的中医学在许多方面有相近的属性，它们的有机结合将可能有力地推动中医药理论的现代化进程。

代谢组学”可能成为我国传统医学走向国际化的通用语言。

上海系统生物医学研究中心与上海中医药大学合作，在用代谢组学研究中医肾阳虚证的分子机理、中药肾毒性的预测以及支持中药在国际市场的登记注册等方面已经取得很好成效，显示了代谢组学与中国传统中医药结合的强大生命力。

代谢组学是从整体上研究复杂生命现象的新兴学科。

研究代谢组学的关键是要发展大规模、并行化测定复杂混合体系中代谢物组成信息和对大量数据进行分析和建模的能力。

技术手段的发展是代谢组学发展的关键因素。

上海系统生物医学研究中心依托上海交通大学强大的工程学和理学研究力量，结合深厚丰富的临床和基础医学研究经验，致力于代谢组学研究具有相当的优势。

美国Waters公司是全球分析仪器领域的先导者，在复杂体系分析领域独树一帜，具有领先的分析平台, 配套的计算软件和雄厚的技术储备。

学科的发展催生学科研究工具的产生，近年来，他们根据代谢组学发展的要求，与代谢组学创始人Jeremy Nicholson教授合作，首创全球领先的超高效液相色谱UPLC技术，与高分辨质谱技术和计算技术结合，推出了以超高效液相色谱/高分辨质谱联用仪UPLC-QTOF为代表的代谢组学分析系统，一次可以从尿液样品中快速获取2万多个数据点，为从整体上深入把握人体的生理代谢状况，细致入微地刻画和反映人体的疾病过程，提供了先进可行的工具。

为了加快代谢组学的发展，特别是推动我国传统医药国际化的进程，上海系统生物医学研究中心和美国Waters公司决定成立国际一流的代谢组学联合实验室，并于2006年6月23日在上海交通大学举行了正式的签约仪式，双方承诺共同努力将此实验室建设成为我国发展代谢组学的研究基地，人员培训基地和生物医药新用途开发基地。

联合实验室将邀请代谢组学创始人、英国帝国理工大学Jeremy Nicholson教授担任顾问，计划每年定期在上海举行代谢组学高级研修班，这将极大的促进我国代谢组学的研究进展和增强及时跟踪国际前沿研究动向的能力,对于推动我国生物医药事业的发展具有十分重要的意义。