系統(tǒng)生物學(xué)第五講代謝組學(xué)

1、第五講 代謝組學(xué)第1頁植物產(chǎn)生次生代謝物適應(yīng)不良自然環(huán)境 Pollination and seed dispersalScentsColoursFlavours Chemical defencePestsPathogensAllelopathy第2頁次生代謝與植物發(fā)育有著不可分割聯(lián)絡(luò)薄荷Glandular trichomes百里香Trichomes monoterpenes and sesquiterpenes檸檬Secretory cavity第3頁Center for Signal Transduction & Metabolomics次生代謝物是很多中藥主要成份Traditional C

2、hinese MedicinesNatural products as drugs第4頁人體需要特殊營養(yǎng)物質(zhì)主要起源于植物異黃酮(植物雌激素) 維生素 E 葉酸b-胡蘿卜素第5頁Center for Signal Transduction & Metabolomics維生素A缺乏造成眼睛疾病。我國兒童VA缺乏率達(dá)9.3%維生素C缺乏造成壞血病維生素缺乏造成人體各種疾病發(fā)生維生素E缺乏造成皮膚病、早衰等葉酸缺乏造成新生兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病、貧血等第6頁生長發(fā)育適應(yīng)不良環(huán)境人體必需營養(yǎng)成份藥用化合物b-胡蘿卜素GA1BrStrigolactone植物萜類代謝物含有主要功效和作用第7頁主要內(nèi)容代謝組學(xué)概念

3、代謝組學(xué)應(yīng)用代謝組學(xué)主要研究方法第8頁TraitsDNARNAProteinsMetabolitesNH2OHOOHOHOHOHOHOOHPhenomicsGenomicsTranscriptomicsProteomics Metabolomics 第9頁代謝組概念細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)均以代謝為基礎(chǔ)，代謝物改變可更直接反應(yīng)細(xì)胞所處環(huán)境，如營養(yǎng)狀態(tài)、藥品作用和環(huán)境改變等。Metabolome：代謝組，指一個(gè)細(xì)胞、組織或器官中,全部代謝產(chǎn)物集合,普通指分子量小于1000D物質(zhì)。第10頁代謝組學(xué)概念Metabolomics：在新陳代謝動(dòng)態(tài)進(jìn)程中,系統(tǒng)地研究代謝產(chǎn)物改變規(guī)律,揭示機(jī)體生命活動(dòng)代謝本質(zhì)科學(xué)。第

4、11頁代謝組學(xué)發(fā)展過程代謝組學(xué)研究能夠追溯至上世紀(jì)80年代。1970s代謝輪廓分析(Metabolic profiling) , Devaux等人于上世紀(jì)70 年代提出。1985年,Nicholson研究小組利用核磁共振(NMR)技術(shù)分析大鼠尿液,意識(shí)到這可能是生命科學(xué)研究巨大突破。 1986 年, Journal of Chromatography A 出版了一期關(guān)于Metabolic profiling 專輯。90 年代后期,伴隨基因組學(xué)提出和快速發(fā)展, Oliver 于1997 年提出了代謝組學(xué)(metabolomics) 概念 ,之后很多植物化學(xué)家開展了這方面研究。第12頁代謝組學(xué)創(chuàng)建

5、普遍認(rèn)為代謝組學(xué)概念是英國帝國理工大學(xué)Nicholson教授于1999年首先提出來。Nicholson因?yàn)樗诖x組學(xué)發(fā)展上開拓性貢獻(xiàn)，被學(xué)術(shù)界公認(rèn)為代謝組學(xué)創(chuàng)始人（代謝組學(xué)之父）。Nicholson JK, Lindon JC, Holmes E (November 1999). Metabonomics: understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR sp

6、ectroscopic data. Xenobiotica 29 (11): 11819第13頁1999 年Jeremy K. Nicholson 等人提出metabonomics 概念,并在疾病診療、藥品篩選等方面做了大量卓有成效工作 ,使得代謝組學(xué)得到了極大充實(shí),同時(shí)也形成了當(dāng)前代謝組學(xué)兩大主流領(lǐng)域：metabolomics 和metabonomics。metabolomics 是經(jīng)過考查生物體系受刺激或擾動(dòng)后(如將某個(gè)特定基因變異或環(huán)境改變后) 代謝產(chǎn)物改變或其隨時(shí)間改變, 來碩士物體系代謝路徑一個(gè)技術(shù)。metabonomics 是生物體對病理生理刺激或基因修飾產(chǎn)生代謝物質(zhì)質(zhì)和量動(dòng)態(tài)改變

7、研究。前者普通以細(xì)胞做研究對象,后者則更重視動(dòng)物體液和組織。第14頁代謝組學(xué)與其它組學(xué)關(guān)系 基因組學(xué)主要碩士物系統(tǒng)基因結(jié)構(gòu)組成,即DNA 序列及表示。 蛋白組學(xué)研究由生物系統(tǒng)表示蛋白及由外部刺激引發(fā)差異。代謝組學(xué)是碩士物體系(細(xì)胞,組織或生物體)受外部刺激所產(chǎn)生全部代謝產(chǎn)物改變?；蚪M學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)告訴你可能發(fā)生什么。蛋白質(zhì)組學(xué)告訴你怎樣發(fā)生什么。代謝組學(xué)告訴你已經(jīng)發(fā)生了什么。 第15頁基因組改變不一定能夠得到表示，從而并不一定對系統(tǒng)產(chǎn)生影響；一些蛋白濃度會(huì)因?yàn)橥獠織l件改變而升高，但因?yàn)檫@個(gè)蛋白可能不具備活性，從而也不對系統(tǒng)產(chǎn)生影響；因?yàn)榛蚧虻鞍坠πзr償作用，某個(gè)基因或蛋白缺失會(huì)因?yàn)槠渌蚧?/p>

8、蛋白存在而得到賠償，最終反應(yīng)凈結(jié)果為零；小分子產(chǎn)生和代謝才是這一系列事件最終止果，它能夠更準(zhǔn)確反應(yīng)生物體系狀態(tài)。 代謝組學(xué)是“組學(xué)”研究最終方向第16頁第17頁代謝組學(xué)優(yōu)點(diǎn)1) 基因和蛋白表示有效微小改變會(huì)在代謝物上得到放大,從而使檢測更輕易；2) 代謝組學(xué)技術(shù)不需建立全基因組測序數(shù)據(jù)庫；3) 代謝物種類要遠(yuǎn)小于基因和蛋白數(shù)目。每個(gè)生物體(organism)中代謝產(chǎn)物大約在10數(shù)量級(jí),而最小細(xì)菌,其基因組中也有幾千個(gè)基因；4) 因?yàn)榇x產(chǎn)物在各個(gè)生物體系中都是類似,所以代謝組學(xué)研究中采取技術(shù)更通用。第18頁生物體系代謝產(chǎn)物分析四個(gè)層次1) 代謝物靶標(biāo)分析(Metabolite target a

9、nalysis) : 對某個(gè)或某幾個(gè)特定組分分析;2) 代謝輪廓/譜分析(Metabolic profiling analysis) :對一系列少數(shù)預(yù)設(shè)一些代謝產(chǎn)物定量分析。如某一類結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相關(guān)化合物(氨基酸、有機(jī)酸、順二醇類) 或某一代謝路徑全部中間產(chǎn)物或多條代謝路徑標(biāo)志性組分析;3) 代謝組學(xué)(Metabolomics) : 對某一生物體或細(xì)胞在（限定條件下特定生物樣品中）全部代謝組分定性和定量;4) 代謝物指紋分析(Metabolic fingerp-rinting) :不分離判定詳細(xì)單一組分,而是對樣品進(jìn)行高通量快速定性分析。真正意義代謝組學(xué)研究。預(yù)處理和檢測技術(shù)需滿足高靈敏度、高選

10、擇性和高通量要求。需要對取得數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。第19頁代謝組學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)代謝組學(xué)研究技術(shù) 關(guān)鍵技術(shù)是對不一樣狀態(tài)下基因表示不一樣代謝產(chǎn)物進(jìn)行比較代謝物群矩陣clique-metabolite matrices單一代謝物首先被判定出來，然后在不一樣代謝物組中尋找相關(guān)性；這些既獨(dú)立又相關(guān)代謝物被用來判定代謝路徑，尋找在已經(jīng)受到影響情況下植物代謝網(wǎng)絡(luò)，而這些網(wǎng)絡(luò)路徑則用來測定和研究愈加廣泛生物學(xué)反應(yīng)和基因功效。 第20頁代謝組學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)不足：不能將生物體全部代謝產(chǎn)物全方面涵蓋，活生物體內(nèi)在生物學(xué)改變，大多試驗(yàn)儀器存在動(dòng)力學(xué)不足，造成代謝物化學(xué)復(fù)雜性技術(shù)難題：代謝組學(xué)中主要技術(shù)難點(diǎn)在于分析物濃度動(dòng)態(tài)范圍

11、 ？ 第21頁代謝組學(xué)研究策略代謝物靶標(biāo)分析（Metabolite target analysis）直接研究基因改變初級(jí)影響，可對專有底物或?qū)?yīng)編碼蛋白進(jìn)行分析。能夠詳細(xì)而準(zhǔn)確完成某個(gè)或某幾個(gè)特定組分分析。輕易被其它相同混合物所干擾。為使分析準(zhǔn)確，應(yīng)用大量制備方法來去除樣品中雜質(zhì)，并用靈敏度高分析方法對樣品進(jìn)行檢測。 第22頁代謝組學(xué)研究策略代謝輪廓分析（Metabolic profiling）： 代謝輪廓分析是少數(shù)預(yù)設(shè)一些代謝產(chǎn)物識(shí)別和定量分析，如某一類結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相關(guān)化合物（氨基酸、有機(jī)酸、順二醇類）或某一代謝路徑全部中間產(chǎn)物或多條代謝路徑標(biāo)志性組分。有時(shí)在代謝物分析中，無須分析生物樣本中全

12、部化合物，只要分析所研究特定生化代謝路徑即可。所以，在樣品制備過程中某一代謝路徑中間化合物時(shí)需要尤其留心第23頁代謝組學(xué)研究策略代謝組學(xué)（Metabolomics）： 代謝組學(xué)分析揭示了研究生物學(xué)系統(tǒng)中對限定條件下特定生物樣品中全部代謝組分全方面定性和定量改變。外界環(huán)境改變總是誘導(dǎo)植物體產(chǎn)生交互式影響，有時(shí)這些影響會(huì)造成一些與之不相關(guān)代謝路徑發(fā)生改變。為了搞清全部這些影響，代謝組學(xué)分析是必不可少。在這個(gè)分析過程中，精密分析方法用來對一個(gè)樣品種全部化合物進(jìn)行分析而不需要對樣品進(jìn)行純化。第24頁代謝組學(xué)研究策略代謝物指紋分析（Metabolic fingerprinting）： 代謝物圖譜有其特質(zhì)

13、性，類似樣品“指紋”一樣；對這種特質(zhì)性進(jìn)行區(qū)分、判定，被稱為“代謝指紋分析”，幫助找出機(jī)體代謝共性與個(gè)性。代謝物指紋分析目標(biāo)在于依據(jù)其起源和生物學(xué)相關(guān)性對樣品進(jìn)行快速分類。在工業(yè)和臨床應(yīng)用上，它有時(shí)不能在一個(gè)樣品中測定全部代謝物，也不能分離判定詳細(xì)單一組分，不過對于樣品快速分類是很適當(dāng)（如表型快速判定）。 第25頁廣泛靶向代謝組學(xué)傳統(tǒng)液相色譜-質(zhì)譜方法有靶向代謝組學(xué)（Targeted metabolomics）和非靶向（Non-targeted/Untargeted metabolomics） 兩種。靶向代謝組學(xué)方法只能對少數(shù)已知代謝物進(jìn)行定性和定量檢測，但其含有靈敏度高、定量準(zhǔn)確特點(diǎn)。需要用

14、分析標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行定量分析。非靶向代謝組學(xué)方法能夠同時(shí)檢測數(shù)百乃至數(shù)千種代謝物（包含已知和未知代謝物） ，但其靈敏度較之前者減低 1-2 個(gè)數(shù)量級(jí)，定性定量準(zhǔn)確性也相對較差 。針對上述兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)，近年來相繼發(fā)展出能夠同時(shí)定性、定量數(shù)百種已知代謝物和定量近千種已知及未知代謝物廣泛靶向代謝組學(xué)分析方法（Widely-targeted metabolomics） 第26頁第27頁第28頁代謝組學(xué)研究主要應(yīng)用領(lǐng)域第29頁健康與疾病診療中藥藥理、毒理藥效篩選醫(yī)學(xué)領(lǐng)域代謝組學(xué)有望徹底揭開中藥奧秘第30頁代謝組學(xué)在疾病研究中應(yīng)用代謝組研究一個(gè)主要部分是比較分析健康狀態(tài)與疾病狀態(tài)下小分子代謝物表示差異, 這有

15、利于人們尋找各種疾病早期診療標(biāo)志物（biological marker）, 并可用于疾病預(yù)后及治療效果評判。肝臟是機(jī)體內(nèi)負(fù)責(zé)能量合成和物質(zhì)代謝中心器官, 各種肝臟疾病嚴(yán)重威脅人類健康, 對肝病進(jìn)行研究很有必要,代謝組學(xué)技術(shù)為肝病診療、機(jī)制研究等提供了一個(gè)好技術(shù)平臺(tái)。 第31頁肝病標(biāo)志物慢性乙型肝炎引發(fā)急性肝衰診療標(biāo)志物（diagnostic markers）, 羥鵝脫氧膽酸。半乳糖胺(galactosamine, galN)是一個(gè)經(jīng)典肝毒素, 已被廣泛用于肝損傷試驗(yàn)研究中。用galN結(jié)合脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)造成小鼠突發(fā)性肝損傷然后利用氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用

16、技術(shù)對代謝圖譜進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明血漿中5-羥基吲哚乙酸(5-hydroxylindoleacetic acid) 、- 羥基丁酸(-hydroxybutyrate) 以及磷酸鹽濃度改變可作為FHF 早期診療標(biāo)志物。第32頁代謝組學(xué)在腫瘤研究中應(yīng)用最近研究表明, 不一樣腫瘤制備樣品(比如培養(yǎng)細(xì)胞、組織切片、體內(nèi)腫瘤塊等)代謝圖譜與腫瘤類型、增殖、代謝活性以及細(xì)胞死亡有較強(qiáng)相關(guān)性。對腫瘤代謝表型圖譜研究有利于人們了解腫瘤發(fā)生、發(fā)展以及致死機(jī)制; 在臨床條件下, 這些代謝圖譜能夠作為腫瘤診療、預(yù)后以及治療評判標(biāo)準(zhǔn)。 第33頁輕度肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)及

17、重度肝癌與毗鄰正常肝組織在代謝物表示上有顯著差異, 且輕度肝癌與重度肝癌之間也有顯著差異,這對于肝癌早期診療很主要。另外, 代謝組技術(shù)已應(yīng)用于腦瘤、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌等引發(fā)代謝物改變體內(nèi)檢測。第34頁代謝組學(xué)在其它疾病研究中應(yīng)用老年抑郁癥可能與脂類、神經(jīng)遞質(zhì)等代謝改變相關(guān)。風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎研究。 腎病、高血壓、II型糖尿病、心血管病、炎癥性腸病、哮喘、腦膜炎以及精神分裂癥等各種疾病研究中, 代謝組技術(shù)也已得到廣泛應(yīng)用。除在疾病診療中發(fā)揮作用外, 代謝組學(xué)技術(shù)也已被用于機(jī)體健康情況評價(jià), 尤其是營養(yǎng)水平對健康影響。第35頁代謝組學(xué)在毒理學(xué)中應(yīng)用在毒理學(xué)研究中, 組織病理學(xué)檢測并不提醒分子方面信

18、息。組織病理學(xué)檢測往往依賴于病理檢測人員經(jīng)驗(yàn), 這種檢測含有一定主觀性,可提供定性信息, 而不能提供定量信息。代謝物組成改變是毒物脅迫對機(jī)體造成最終影響, 利用代謝組技術(shù)能夠直接反應(yīng)毒物對機(jī)體影響。 第36頁它莫西林(tamoxifen, TMX)是一個(gè)慣用抗乳腺癌藥品, 可引發(fā)非酒精性脂肪肝炎利用NMR與轉(zhuǎn)錄組技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行研究, 結(jié)果表明TMX作用經(jīng)過降低脂肪酸合成酶(fatty acid synthase, FAS)表示及活性嚴(yán)重影響了肝臟內(nèi)脂肪代謝。第37頁代謝物組成改變能夠直接或間接地反應(yīng)在流經(jīng)受損器官血液中,進(jìn)而經(jīng)過腎臟過濾后, 這種改變還可反應(yīng)在尿液中。采集尿液或血液, 利用代謝

19、組技術(shù)分析毒物作用后代謝物組成改變, 能夠無損傷性評定目標(biāo)器官受損程度。兩種肝毒劑四氯化碳、-萘異硫氰酸和兩種腎毒劑2-溴乙胺、對氨基苯酚對大鼠尿液代謝物組成影響, 結(jié)果表明利用代謝組技術(shù)能夠快速進(jìn)行毒劑體內(nèi)檢測。第38頁代謝組學(xué)在藥品研發(fā)中應(yīng)用在藥品研發(fā)過程中, 確定候選藥品藥品代謝動(dòng)力學(xué)、代謝特征以及毒副作用等是必需, 藥品代謝物質(zhì)檢測、判定已經(jīng)成為藥品研發(fā)首要任務(wù)。傳統(tǒng)藥品代謝物質(zhì)檢測、判定過程比較耗時(shí)費(fèi)勁, MS、NMR技術(shù)應(yīng)用使得這一過程能夠快速完成, 并能判定低豐度藥品代謝物質(zhì)。 第39頁 對候選藥品進(jìn)行大規(guī)模篩選需要多家機(jī)構(gòu)進(jìn)行科研合作, 在這方面, 大制藥企業(yè)和倫敦帝國學(xué)院發(fā)起

20、成立了毒物代謝組聯(lián)盟(Consortium for Metabonomic Toxicology, COMET)計(jì)劃。該聯(lián)盟開發(fā)新代謝組數(shù)據(jù)采集、分析方法, 利用NMR對大鼠和小鼠尿液、血清進(jìn)行代謝物分析, 對候選藥品進(jìn)行臨床前毒副效應(yīng)研究。評定分析儀器以及生物體差異對結(jié)果影響, 提升結(jié)果可重復(fù)性, 其最終目標(biāo)在于建立藥品毒副作用教授預(yù)測系統(tǒng), 并對種屬間藥品毒性差異進(jìn)行研究。第40頁 藥品基因組學(xué)(pharmacogenomics)研究一個(gè)長久目標(biāo)是了解遺傳差異(基因多態(tài)性)造成不一樣個(gè)體間藥品代謝能力差異, 以及藥品在不一樣個(gè)體間作用效果及副作用差異, 從而實(shí)現(xiàn)依據(jù)個(gè)體情況進(jìn)行個(gè)體化用藥。

21、新近出現(xiàn)藥品代謝組學(xué)(pharma-cometabonomics)也能幫助人們了解不一樣個(gè)體對藥品作用反應(yīng)差異, 這種研究方法對遺傳差異和環(huán)境影響都很敏感, 經(jīng)過對代謝物改變進(jìn)行分析能很好揭示這些差異。第41頁營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域膳食營養(yǎng)評價(jià)臨床營養(yǎng)貓營養(yǎng)第42頁代謝組學(xué)在植物應(yīng)用代謝組學(xué)很多研究集中在植物細(xì)胞代謝組學(xué)這個(gè)相對獨(dú)立分支 。在一些實(shí)例中，基因改造突變造成了可測量表現(xiàn)型改變，利用代謝組學(xué)方法能夠描述生物化學(xué)引發(fā)可觀察表現(xiàn)型結(jié)果。我們能夠經(jīng)過以下幾個(gè)領(lǐng)域來取得生物學(xué)信息： 1）物種和基因型指紋識(shí)別 2）檢測特殊代謝物種類（植物對外界刺激反應(yīng)） 3）研究植物建立共生關(guān)系或果實(shí)成熟發(fā)展過程 4）比

22、較基因突變或轉(zhuǎn)基因植物與它們相對應(yīng)野生型代謝物異同。靶標(biāo)分析：脂肪酸、類胡蘿卜素、多糖、次級(jí)代謝物等第43頁 代謝組學(xué)是一門新興的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，是分子生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息技術(shù)和現(xiàn)代分析技術(shù)多學(xué)科交融的科學(xué)。第44頁代謝組學(xué)研究流程樣品采集樣品預(yù)處理代謝物分析-數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析生命現(xiàn)象的解釋第45頁代謝組學(xué)各分析流程技術(shù) 樣品提取樣品預(yù)處理自動(dòng)進(jìn)樣檢測及判定化合物分離數(shù)據(jù)分析與可視化，建模與仿真固相微萃取固相萃取親和色譜氣相色譜液相色譜毛細(xì)管電泳光譜質(zhì)譜核磁共振電化學(xué)生物信息學(xué)化學(xué)信息學(xué)化學(xué)計(jì)量學(xué)計(jì)算生物學(xué)第46頁代謝組學(xué)研究流程第47頁第48頁Center for Signal Trans

23、duction & MetabolomicsMass Spectrometry Equipment Available in The National Centre for Plant and Microbial Metabolomics,UKThermoFinnigan LCQLC-MSWaters GC-MSAccurate mass GC-MSAgilent GC-MSThermoFinnigan GCQGC-MSThermoFinnigan MaT95 XPWaters Q-TOFWaters Maldi-TOFLeco Pegasus TOFFast Scanning GC-MS(b

24、ought under MeT-RO)第49頁核磁共振技術(shù)（NMR）核磁共振技術(shù)（NMR），能夠?qū)悠穼?shí)現(xiàn)非破壞性、非選擇性分析。它是唯一既能定性, 又能在微摩爾范圍定量有機(jī)化合物技術(shù)。缺點(diǎn)是靈敏度相對較低, 不適合分析低濃度代謝物。色譜技術(shù)含有分離性能好、靈敏度高等特點(diǎn)，被廣泛用于復(fù)雜體系中成份分析。但在色譜峰識(shí)別和方法重現(xiàn)性方面仍存在難以克服問題。第50頁色譜-質(zhì)譜聯(lián)用質(zhì)譜(MS)或與色譜聯(lián)用技術(shù)含有普適性、高靈敏度和特異性等特點(diǎn)，已經(jīng)在代謝組學(xué)研究中成為首選技術(shù)。更先進(jìn)檢測方法是電噴霧四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜（Q-TOF）技術(shù)，能夠快速、準(zhǔn)確地測定從小分子到生物大分子或不穩(wěn)定有機(jī)分子分子量。第

25、51頁毛細(xì)管電泳毛細(xì)管電泳(capillary electrophoresis, CE)技術(shù)是在高電場強(qiáng)度作用下,對毛細(xì)管內(nèi)徑中樣品按分子質(zhì)量電荷、電泳遷移率等差異進(jìn)行有效分離。包含：毛細(xì)管區(qū)電泳(CZE,依據(jù)不一樣蛋白質(zhì)電荷質(zhì)量比差異進(jìn)行分離)、毛細(xì)管等電聚焦(CIEF,依據(jù)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)不一樣在毛細(xì)管內(nèi)形成pH梯度實(shí)現(xiàn)分離)篩板-SDS毛細(xì)管電泳(依據(jù)SDS-蛋白質(zhì)復(fù)合物在網(wǎng)狀骨架中遷移速率不一樣而實(shí)現(xiàn)分離)優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)分析,可用于相對分子質(zhì)量范圍不適于2-DE樣品,缺點(diǎn)是存在對復(fù)雜樣品分離不完全現(xiàn)象第52頁代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)紅外線光譜技術(shù)（IR），核磁共振技術(shù)（NMR），稀薄氣液色譜

26、技術(shù)（TLC），高效液相色譜技術(shù)（HPLC），高效毛細(xì)管電泳技術(shù)（HPCE），毛細(xì)管電泳與紫外線吸光率檢測連用技術(shù)（CE/UV），毛細(xì)管電泳與激光誘導(dǎo)熒光檢測連用技術(shù)（CE/LIF），毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜連用技術(shù)（CE/MS），氣相色譜與質(zhì)譜共用技術(shù)（GC/MS），液相色譜與質(zhì)譜共用技術(shù)（LC/MS），液相色譜與質(zhì)譜先后使用技術(shù)（LC/MS/MS），高效液相與質(zhì)譜和核磁共振技術(shù)功用（LC/NMR/MS）第53頁 當(dāng)前最慣用分離分析伎倆是： 氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(GCMS) 液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(LCMS) 毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜聯(lián)用(CEMS) 核磁共振(NMR)第54頁代謝組學(xué)研究步驟樣品采集和預(yù)處理提取

27、滅活儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集NMRMSGC-MSLC-MS數(shù)據(jù)預(yù)處理濾噪重疊峰解析峰對稱峰匹配標(biāo)準(zhǔn)化歸一化數(shù)據(jù)分析非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法有監(jiān)督學(xué)習(xí)方法數(shù)據(jù)庫專家系統(tǒng)路徑分析標(biāo)識(shí)物識(shí)別第55頁生物樣品搜集與預(yù)處理代謝組學(xué)研究慣用檢測技術(shù)，普通不需要對標(biāo)本尤其分離、純化等，但須馬上阻斷內(nèi)在酶活性，慣用方法： 冷凍/液氮降溫法 冷凍、干燥細(xì)胞間仍一直有低水平代謝活動(dòng)，需盡可能防止氧化等活化原因第56頁樣品采集常有樣品：生物體液，包含尿液、血液、組織提取液及活體組織等在代謝組學(xué)研究中，依據(jù)研究對象、目標(biāo)和采取分析技術(shù)不一樣，所需樣品提取和預(yù)處理方法各異。代謝產(chǎn)物通慣用水或有機(jī)溶劑(如甲醇、己烷等)分別提取，取得水提取物和

28、有機(jī)溶劑提取物，從而把非極性相和極性相分開，方便進(jìn)行分析第57頁樣品預(yù)處理代謝產(chǎn)物改變對分析結(jié)果有較大影響，在處理生物樣本時(shí)要尤其注意防止因?yàn)闅埩裘富钚曰蜓趸€原過程降解代謝產(chǎn)物、產(chǎn)生新代謝產(chǎn)物 。1.微生物和細(xì)胞樣本：快速鈍化代謝活動(dòng)（淬滅），同時(shí)保持細(xì)胞不裂解2.動(dòng)物體液（如尿、血、組織、器官、唾液）：采樣后要快速預(yù)處理，如加入抗凝血?jiǎng)?、防腐劑，并馬上冷凍處理。3.植物樣本：采集后快速冷凍（液氮），冷凍保留。4.血清樣品：一定防止重復(fù)凍融。(血液搜集在離心管中靜置30分鐘進(jìn)行凝固。離心取上清裝載潔凈離心管中，再離心5分鐘，冷凍保留。）5.尿液樣品：離心去沉淀，冷凍保留。第58頁數(shù)據(jù)采集（分

29、析技術(shù)平臺(tái)）NMR非破壞性，無偏向性預(yù)處理簡單靈敏度低分辨率不高GC-MS較高分辨率和檢測靈敏度有可供參考、對比的標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫需衍生化處理不適用于熱不穩(wěn)定物質(zhì)LC-MS不需要衍生化處理適用不穩(wěn)定，不易衍生化，不易揮發(fā)物質(zhì)費(fèi)時(shí)，需純參照物第59頁色譜法:一個(gè)分離技術(shù)原理： 使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配,其中一相是不動(dòng)(固定相),另一相(流動(dòng)相)攜帶混合物流過此固定相,與固定相發(fā)生作用,在同一推進(jìn)力下,不一樣組分在固定相中滯留時(shí)間不一樣,依次從固定相中流出,又稱色層法,層析法。分類：(1)氣相色譜和液相色譜 (2)柱色譜,紙(PC)色譜,薄層色譜(TLC)(3)吸附色譜,分配色譜,離子交換色譜,

30、排阻色譜(物理化學(xué)原理)第60頁氣相色譜（Gas Chromatography）氣相色譜（Gas Chromatography，GC）流動(dòng)向?yàn)槎栊詺怏w(氮?dú)饣蚝?以表面積大且含有一定活性吸附劑作為固定相當(dāng)多組分混合樣品進(jìn)入色譜柱后，因?yàn)槲絼γ總€(gè)組分吸附力不一樣，經(jīng)過一定時(shí)間后，各組分在色譜柱中運(yùn)行速度也就不一樣。吸附力弱組分輕易被解吸下來，最先離開色譜柱進(jìn)入檢測器，而吸附力最強(qiáng)組分最不輕易被解吸下來，所以最終離開色譜柱。各組分得以在色譜柱中彼此分離，次序進(jìn)入檢測器中被檢測、統(tǒng)計(jì)下來。第61頁氣相色譜固定相1. 氣-固固定相 氣固色譜固定相通常是含有一定活性固體吸附劑細(xì)小顆粒，常見有：活性

31、炭，三氧化二鋁，硅膠，分子篩，高分子多孔微球（GDX系列）等。2. 氣-液固定相 氣液色譜固定相是以一個(gè)惰性固體微粒作支持劑（稱其為擔(dān)體或載體），在其表面涂敷上一高沸點(diǎn)物質(zhì)（其在色譜分離操作溫度下呈液態(tài)，稱其為固定液）而組成。第62頁 當(dāng)氣化組分與氣相和固定相共存時(shí)，它就依據(jù)對兩相相對吸附性能不一樣而在兩相間進(jìn)行分配。 吸附性能：能夠是溶解度，揮發(fā)性，極性，特殊化學(xué)相互作用，或其它任何存在于樣品組分間性質(zhì)差異。 假如一相是固定（涂層）而另一相是流動(dòng)（載氣），組分將會(huì)以比流動(dòng)相慢速度遷移。遷移速度慢程度取決于相互作用大??；假如不一樣組分有不一樣“吸附性能”，它們將會(huì)隨時(shí)間而被分離。色譜柱怎樣對混

32、合物進(jìn)行分離？第63頁氣相色譜（GC）基本結(jié)構(gòu)載氣源進(jìn)樣口色譜柱檢測器樣 品數(shù)據(jù)處理以氣體作為流動(dòng)相（載氣）分 離分 析輸 出第64頁氣相色譜儀組成及各部分作用2、進(jìn)樣系統(tǒng)（包含進(jìn)樣器和汽化室） 汽化室可控制溫度為20400 汽化室作用是將液體或固體樣品瞬間氣化為蒸氣，1、載氣系統(tǒng)（包含氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量） 慣用載氣，氨氣、氮?dú)獠⒑芸毂惠d氣帶入色譜柱。3、分離系統(tǒng) 色譜柱（心臟部分）、柱箱和恒溫控制裝置 第65頁4、檢測系統(tǒng) 檢測器，控溫裝置 檢測恒溫箱中溫度，普通選擇與柱溫相同或略高于柱溫。5、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng) 放大器和統(tǒng)計(jì)器，數(shù)據(jù)處理裝置。第66頁檢 測 器 檢測器：將色譜柱分離后

33、各組分按其特征及含量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電訊號(hào)。 濃度型檢測器：測量是載氣中某組分濃度瞬間改變，即檢測器響應(yīng)值和組分濃度成正比，熱導(dǎo)檢測器； 質(zhì)量型檢測器：測量是載氣中某組分進(jìn)入檢測器速度改變，即檢測器響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測器某組分質(zhì)量成正比 ，氫火焰離子檢測器。第67頁檢測器有各種類型檢測器可供選擇，不過全部檢測器功效都是相同： 當(dāng)純載氣(沒有待分離組分)流經(jīng)檢測器時(shí)，產(chǎn)生穩(wěn)定電信號(hào)(基線)； 當(dāng)有待分離組分經(jīng)過檢測器時(shí)，產(chǎn)生不一樣電信號(hào)。熱導(dǎo)檢測器氮磷檢測器電子捕捉檢測器火焰光度檢測器原子發(fā)射檢測器火焰離子化檢測器質(zhì)量選擇性檢測器熱導(dǎo)率差異含氮和含磷化合物電子含磷和含硫化合物適合用于各種元素產(chǎn)生

34、離子任何物質(zhì)，有機(jī)物利用質(zhì)譜圖對組分進(jìn)行判定和色譜圖聯(lián)用時(shí)，成為有力判定伎倆第68頁微量注射器：0.1，1，5，10，50 L自動(dòng)進(jìn)樣器第69頁色 譜 柱第70頁氫火焰離子化檢測器（flame ionization detector）FID 對含碳有機(jī)化合物有很高靈敏度。適合用于痕量有機(jī)物分析； 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)塊、穩(wěn)定性好、死體積小、線性范圍寬。 結(jié)構(gòu)：離子化室、火焰噴嘴、一對電極、外罩第71頁數(shù) 據(jù) 處 理良好峰面積重現(xiàn)性，普通RSD%在0.53% （RSD：相對標(biāo)準(zhǔn)偏差）工作曲線含有良好線性峰形正常，防止拖尾峰和前沿峰(柱選擇恰當(dāng)、襯管無污染、溫度及流量設(shè)定)色譜峰分離良好

35、(分離度1.5)一、數(shù)據(jù)可靠性判斷第72頁二、數(shù)據(jù)不良時(shí)檢驗(yàn)辦法1. 檢驗(yàn)是否漏氣：用檢漏液檢驗(yàn)各連接部位，并確認(rèn)峰面積重現(xiàn)性2. 檢驗(yàn)色譜柱是否良好：長時(shí)間使用，因吸附、固定液流失、固定液分解及污染，造成柱劣化，更換新柱3. 檢驗(yàn)襯管是否正常：認(rèn)襯管有沒有破損、污染，確認(rèn)石英棉位置4. 樣品性質(zhì)，是否易分解，對于不穩(wěn)定樣品應(yīng)注意保留溫度，要避光并注意存放時(shí)間。第73頁三、氣相色譜定性分析方法A、依據(jù)色譜保留值進(jìn)行定性分析 依據(jù)色譜保留值進(jìn)行定性分析，但要求柱效要高 ，混合物組分簡單，且已知，可一一分離。即使這么，也只能做其它定性方法旁證。該方法采取指標(biāo)為保留指數(shù)；B、與其它方法結(jié)合定性分析方

36、法： （1）與質(zhì)譜、紅外等儀器聯(lián)用； （2）與化學(xué)方法配合進(jìn)行定性分析。C、利用檢測器選擇性進(jìn)行定性分析第74頁 GC-MS第75頁GC-MS基本流路圖GC接口MS數(shù)據(jù)處理真空系統(tǒng)第76頁GC-MS聯(lián)用儀器SampleSample 58901.0 DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMass Selective DetectorDCBA ABCDGas Chromatograph (GC)Mass SpectrometerSeparationIdentificationBACDADBCMS第77頁 優(yōu)點(diǎn)：集色譜法高分離能力和質(zhì)譜法結(jié)構(gòu)判定能力于一體

37、， 靈敏度高，可檢測到大量低含量小分子代謝產(chǎn)物。缺點(diǎn)：無法分析熱不穩(wěn)定性物質(zhì)和分子量較大代謝產(chǎn)物。第78頁控制器輸液泵儲(chǔ)液瓶溶劑組織器進(jìn)樣器色譜柱（柱溫箱）檢測器高效液相色譜（HPLC）第79頁輸液泵進(jìn)樣器色譜柱檢測器色譜工作站儲(chǔ)液瓶第80頁一、 樣品的性質(zhì)，確定分離目的二、是否需要特殊的HPLC步驟、樣品預(yù)處理等三、選擇合適檢測器并確定檢測參數(shù)四、選擇液相色譜法，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，估計(jì)最佳分離條件五、優(yōu)化分離條件第81頁六、檢查出現(xiàn)的問題或所需的特殊步驟七、分析A、回收純化物B、定量校正C、定性方法八、論證方法使之進(jìn)入常規(guī)實(shí)驗(yàn)室第82頁AcetoneTHFMeOHMeCNEtOHMeOH水乙醇甲醇

38、正己烷異丙醇二氯甲烷四氰呋喃乙酸乙脂非極性極性乙腈第83頁HPLC分離機(jī)理按溶質(zhì)在兩相分離過程物理化學(xué)原理可分為吸附色譜根據(jù)樣品各組分在吸附劑上吸附性能的差別來實(shí)現(xiàn)分離分配色譜正相色譜：固定相極性大于流動(dòng)相反相色譜：固定相極性小于流動(dòng)相離子色譜根據(jù)離子型化合物中各離子組分與離子交換劑上帶電荷基團(tuán)進(jìn)行可逆離子交換能力的差別實(shí)現(xiàn)分離。體積排阻色譜凝膠過濾， 凝膠滲透親和色譜分離基于分子量大小到達(dá)分離效果第84頁評價(jià)一個(gè)HPLC方法標(biāo)準(zhǔn)之一：分離度。下面兩個(gè)圖哪個(gè)分離更加好些？ 圖1圖2第85頁LC-MS概述色譜質(zhì)譜在線聯(lián)用將色譜分離能力與質(zhì)譜定性功效結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜混合物更準(zhǔn)確定量和定性分析。

39、氣質(zhì)聯(lián)用儀分析儀器中較早實(shí)現(xiàn)聯(lián)用技術(shù)儀器。相繼地，液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）聯(lián)用技術(shù)自70年代以來，經(jīng)過20多年發(fā)展也日漸成熟，應(yīng)用廣泛。第86頁氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)是最早商品化聯(lián)用儀器，適宜分析小分子、易揮發(fā)、熱穩(wěn)定、能氣化化合物；用電子轟擊方式（EI）得到譜圖，可與標(biāo)準(zhǔn)譜庫對比。液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)主要適合用于不揮發(fā)性化合物，極性化合物，熱不穩(wěn)定化合物，大分子量化合物（包含蛋白、多肽、多聚物等），即藥品雜質(zhì)，藥品代謝物及內(nèi)源性化合物分析測定。樣品需要水解或者衍生化，處理繁瑣，且使用范圍窄。GC/Ms和LC/MS第87頁液相質(zhì)譜組成液相色譜系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器

40、、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)液相色譜系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器離子檢測器樣品導(dǎo)入系統(tǒng)真空系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)第88頁 ESI-MS示意圖CID區(qū)液相入口噴霧毛細(xì)管傳輸毛細(xì)管錐形分離器八極桿離子透鏡質(zhì)量分析器大氣壓腔真空接口和離子傳輸區(qū)質(zhì)量分析器（離子阱）第89頁APCI組成液相入口噴霧毛細(xì)管APCI蒸發(fā)器電暈放電針傳輸毛細(xì)管CID區(qū)錐形分離器八極桿離子透鏡單極四極桿質(zhì)量分析器質(zhì)量檢測器與ESI區(qū)分：增加了電暈放電針，作為發(fā)射自由電子并開啟后續(xù)離子化過程；增加APCI蒸發(fā)器，對噴霧氣體進(jìn)行加熱，擴(kuò)大干燥氣體可加熱范圍第90頁APCI與ESI比較第91頁CID技術(shù)碰撞誘導(dǎo)解離 (collision induced

41、dissociation，CID) 指離子經(jīng)過接口離子化后，在進(jìn)入質(zhì)量分析器之前，在毛細(xì)管和錐形分離器(取樣錐)CID區(qū)中，被施加一定加速電壓(fragmentor voltage)，使離子運(yùn)動(dòng)速度提升，與中性分子碰撞(如N2，Ar)而產(chǎn)生碎片離子過程。第92頁CAD技術(shù) 碰撞活化解離 (collision active dissociation，CAD)指由串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）產(chǎn)生碎片離子過程相當(dāng)于LC-MS/MS子離子檢測模式。第一級(jí)質(zhì)量分析器第二級(jí)質(zhì)量分析器選擇母離子碰撞室N2，Ar碰撞裂解第93頁第94頁磁共振成像(NMRI, Nuclear Magnetic Resonanc

42、e Imaging)磁共振定域譜(MRS, Magnetic Resonance Spectroscopy)核磁共振波譜(NMR, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)核磁共振第95頁核磁共振技術(shù)原理：核磁共振是原子核磁矩在恒定磁場和高頻磁場同時(shí)作用，且滿足一定條件時(shí)所發(fā)生共振吸收現(xiàn)象，是一個(gè)利用原子核在磁場中能量改變來取得關(guān)于核信息技術(shù). 生命科學(xué)領(lǐng)中慣用有三種：氫譜(1H-NMR)、 碳譜(13C-NMR)、磷譜(31P NMR)可用于體液或組織提取液和活體分析兩大類第96頁氫譜(1H NMR)將準(zhǔn)備好生物標(biāo)本直接上樣檢測即可。所得 1H-NMR

43、譜峰與樣品中各化合物氫原子對應(yīng),根據(jù)一定規(guī)則或與標(biāo)準(zhǔn)氫譜比照可以直接判定出代謝物化學(xué)成分,信號(hào)相對強(qiáng)弱則反映了各成分相對含量。不一樣樣品代謝物圖譜有其特質(zhì)性,可對這種特質(zhì)性進(jìn)行區(qū)分、判定。上樣圖譜分析化學(xué)成分、相對含量區(qū)分、鑒定第97頁NMR技術(shù)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):無損傷性,不破壞樣品結(jié)構(gòu)和性質(zhì);可在一定溫度和緩沖范圍內(nèi)進(jìn)行生理?xiàng)l件或靠近生理?xiàng)l件試驗(yàn);與外界特定干預(yù)相結(jié)合,研究動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中機(jī)體化學(xué)交換、運(yùn)動(dòng)等代謝產(chǎn)物改變規(guī)律;試驗(yàn)方法靈活多樣。缺點(diǎn):儀器價(jià)格昂貴維護(hù)費(fèi)用高靈敏度低第98頁第99頁第100頁600 MHz 1H NMR spectrum of control rat urine第10

44、1頁600 MHz 1H NMR spectrum of blood serum sample第102頁代謝組學(xué)數(shù)據(jù)采集與分析代謝物能夠經(jīng)過與對照樣品比值進(jìn)行相對定量。經(jīng)過添加標(biāo)準(zhǔn)參考物以及對代謝物進(jìn)行同位素標(biāo)識(shí), 能夠取得絕對定量代謝組數(shù)據(jù)集。一旦取得代謝組定量數(shù)據(jù)集, 能夠采取各種數(shù)據(jù)分析策略進(jìn)行代謝組數(shù)據(jù)分析, 這些分析策略基本標(biāo)準(zhǔn)是比較試驗(yàn)組與對照組之間代謝物水平差異,并利用統(tǒng)計(jì)方法評定這些差異顯著性。第103頁數(shù)據(jù)預(yù)處理歸一化與濾噪在得到分析對象原始圖譜后，首先需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（普通包含歸一化與濾噪），處理后保留與分類相關(guān)大部分信息，消除多出干擾原因影響。廣泛應(yīng)用濾噪技術(shù)是正交信

45、號(hào)校正技術(shù)（OSC）。OSC等效于從數(shù)據(jù)中除去了額外影響原因，所以該方法經(jīng)慣用于易受環(huán)境原因影響分析。比如，在微量藥品引發(fā)生化效應(yīng)中，分析結(jié)果經(jīng)常被研究對象性別、飲食和其它環(huán)境原因所淹沒，在這種情形下，應(yīng)用OSC能收到更加好效果。第104頁數(shù)據(jù)預(yù)處理（峰匹配）基于色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)代謝組學(xué)方法，如流動(dòng)相組成微小改變，梯度重現(xiàn)性及柱溫微小改變及其柱表面狀態(tài)改變常造成保留時(shí)間差異。為了利用色譜圖中全部能夠識(shí)別峰信息，需對譜圖實(shí)施峰匹配(或稱峰對齊)，使相同代謝產(chǎn)物在生成數(shù)據(jù)矩陣中由同一個(gè)變量表示，使各樣本數(shù)據(jù)得到正確比較。第105頁數(shù)據(jù)分析方法和模型建立非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法這類方法用于從原始圖譜信息或預(yù)

46、處理后信息中對樣本進(jìn)行歸類，并采取對應(yīng)可視化技術(shù)直觀地表示出來。該方法將得到分類信息和這些樣本原始信息（如藥品作用位點(diǎn)或疾病種類等）進(jìn)行比較，建立代謝產(chǎn)物與這些原始信息聯(lián)絡(luò)，篩選與原始信息相關(guān)標(biāo)識(shí)物，進(jìn)而考查其中代謝路徑。用于這個(gè)目標(biāo)方法沒有可供學(xué)習(xí)利用訓(xùn)練樣本，所以稱之為非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，應(yīng)用在此領(lǐng)域方法有：主成份分析PCA、非線性映射、簇類分析等。第106頁數(shù)據(jù)分析方法和模型建立有監(jiān)督學(xué)習(xí)方法這類方法用于建立類別間數(shù)學(xué)模型，使各類樣品間到達(dá)最大分離，并利用建立多參數(shù)模型對未知樣本進(jìn)行預(yù)測。在這類方法中，因?yàn)榻⒛Ｐ蜁r(shí)有可供學(xué)習(xí)利用訓(xùn)練樣本，所以稱之為有監(jiān)督學(xué)習(xí)。在這種方法中經(jīng)常需要建立用來確

47、認(rèn)樣品歸類（預(yù)防過擬合）確實(shí)認(rèn)集和用來預(yù)模型性能測試集。應(yīng)用于該領(lǐng)域主要是基于PCA、偏最小二乘法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)方法，慣用SIMCA和偏最小二乘法顯著性分析。第107頁數(shù)據(jù)分析方法和模型建立數(shù)據(jù)庫及教授系統(tǒng)代謝組學(xué)數(shù)據(jù)復(fù)雜性需要借助復(fù)雜模型或是教授系統(tǒng)進(jìn)行分析。教授系統(tǒng)用于藥品毒性預(yù)測，分為個(gè)獨(dú)立級(jí)別：正常異常判別、對未知樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)庫中已知毒性或疾病識(shí)別、病理學(xué)生物標(biāo)識(shí)物識(shí)別。第108頁數(shù)據(jù)分析方法和模型建立代謝組學(xué)分析離不開各種代謝路徑和生物化學(xué)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)前代謝組學(xué)研究尚無類似功效完備數(shù)據(jù)庫。一些生化數(shù)據(jù)庫可供未知代謝物結(jié)構(gòu)判定或用于已知代謝物生物功效解釋. 理想代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫還應(yīng)包含各種

48、生物體代謝物組信息以及包含代謝物定量數(shù)據(jù)，如人類代謝組數(shù)據(jù)庫.第109頁數(shù)據(jù)分析和其它組學(xué)研究一樣，處理、分析和管理代謝組學(xué)海量數(shù)據(jù)需要專門數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)和生物信息學(xué)工具。近年來, 一些分析儀器廠商和研究者們已開發(fā)出數(shù)十種代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理軟件。也有些人開發(fā)了適合各種儀器代謝組學(xué)分析軟件。第110頁特征代謝物識(shí)別和生物分析代謝組學(xué)最終一步，也是關(guān)鍵步驟之一。利用模式識(shí)別方法(如PCA)得到特征變量，經(jīng)過對這些變量分析研究并結(jié)合NMR譜圖歸屬信息，就能夠取得全方面代謝物信息及代謝紊亂標(biāo)識(shí)物。依據(jù)已知特征代謝物，結(jié)合生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)伎倆能夠進(jìn)行疾病診療，藥理分析和藥品毒性跟蹤第111頁第112頁第113

49、頁中藥種類繁多，資源豐富，起源復(fù)雜，品種混雜嚴(yán)重。中藥材品種真?zhèn)?，關(guān)系到該味中藥確實(shí)切療效和療效重現(xiàn)性，進(jìn)而直接影響到中藥制劑質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)中藥當(dāng)代化首要問題。長久醫(yī)療實(shí)踐發(fā)覺即使是同種藥材，因?yàn)楫a(chǎn)地不一樣、野生與栽培以及生終年限不一樣都表現(xiàn)出質(zhì)量和療效上差異，這些問題為中藥材判別方法提出了新挑戰(zhàn)。 中藥黃芪判別第114頁中藥黃芪判別材料選取膜莢黃芪蒙古黃芪肖培根等（1965）認(rèn)為蒙古黃芪是膜莢黃芪變種。Center for Signal Transduction & Metabolomics分析伎倆分子標(biāo)識(shí)技術(shù)：代謝組學(xué)分析技術(shù)：-/MS編號(hào)品種地理位置種植方式膜莢黃芪吉林四平種植膜莢黃芪吉林

50、通化種植膜莢黃芪甘肅魏源野生膜莢黃芪甘肅漳縣野生蒙古黃芪甘肅隴西種植蒙古黃芪山西渾源種植蒙古黃芪甘肅漳縣種植蒙古黃芪山西應(yīng)縣野生材料起源第115頁Center for Signal Transduction & MetabolomicsCluster of genetic（） and metabolic fingerprinting（）蒙古黃芪膜莢黃芪（甘肅）膜莢黃芪（吉林）蒙古黃芪膜莢黃芪中藥黃芪判別第116頁Center for Signal Transduction & Metabolomics區(qū)分膜莢黃芪和蒙古黃芪標(biāo)識(shí)物選取V-plotLoading plot中藥黃芪判別第117頁初步判定出