代谢组学简介

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代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科，是系统生物学的重要组成部分。基因组学和蛋白质组学分别从 和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是与代谢物相关的，如细胞信号（cell signaling），能量传递等都是受代谢物调控的。代谢组学正是研究代谢组（metabolome）——在某一时刻细胞内所有代谢物的集合——的一门学科。基因与蛋白质的表达紧密相连，而代谢物则更多地反映了细胞所处的环境，这又与细胞的营养状态，药物和环境污染物的作用，以及其它外界因素的影响密切相关。因此有人认为，基因组学和蛋白质组学能够说明可能发生的事件，而代谢组学则反映确实已经发生了的事情。
    代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（MW<1000）。其样品主要是尿液，血浆或血清，唾液，以及细胞和组织的提取液。主要技术手段是核磁共振（NMR ），液-质联用（LC-MS），气-质联用（GC-MS），色谱（HPLC，GC）等。通过检测一系列样品的谱图，再结合化学模式识别方法，可以判断出生物体的病理生理状态，基因的功能，药物的毒性和药效等，并有可能找出与之相关的生物标志物（biomarker）。
    代谢组学在新药的安全性评价，毒理学，生理学，重大疾病的早期诊断，个性化治疗，功能基因组学，中医药现代化，环境评价，营养学等科学领域中都有着极其广泛和重要的应用前景，是一门充满朝气的学科。
    在“863”相关课题的部分支持和院创新研究基金的支持下，国家生物医学分析中心于2002年底，在现有仪器条件下，积极开始了基于核磁共振的代谢组学技术方法的建立，并与院内相关实验室展开了合作研究。在2003年初，就将其应用到抗癌新药Z24的毒性研究中，获得了较好的结果，已经发表2篇论文。在此基础之上进行的项目“代谢组学方法的建立及其在新药安全性评价中的应用”获得了国家自然科学基金的资助（30371705）。目前已经利用现有条件，在核磁共振和液-质联用谱仪上初步建立了代谢组学研究的技术，测试了数千个尿液、血浆及组织提取液样品，对我院自主研发的新药和模型化合物的毒性进行了代谢组学实验研究。我们还将代谢组学技术应用到中药现代化研究中，开展了中药毒性的研究，对关木通的肾毒性进行考察，部分结果已经在24届化学年会和波谱学年会上做了报告。我们还准备开展中药复方减毒增效机理的研究，以及代谢组学方法对中药材的质量进行研究。申请的课题“代谢组学方法在中药毒性研究中的应用”获得了国家自然科学基金重大研究计划“中医药学几个关键科学问题的现代研究”项目的资助（90409019）。目前，正准备开展中药复方作用机理和症候模型的代谢组学研究工作。