肿瘤代谢组学研究套路

浅谈肿瘤代谢组学的研究进展

张好为

（天津市北辰区中医医院检验科）

[摘要]：自1999年代谢组学的概念提出以来，它在药物毒理研究、疾病诊断、系统生物学研究等诸多领域里的应用日益深入。代谢组学(Metabonomics)是对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,与基因组学、转录组学、蛋白质组学等一起构成系统生物学的技术平台。。近年来,代谢组学在肿瘤方面的应用也日益成为国内研究的热点,主要集中在肿瘤的诊断和抗肿瘤药物的代谢上。本文就代谢组学的概念、研究方法及其在肿瘤中的应用等方面的研究进展综述如下。

[关键词] 代谢组学; 代谢组学分析技术; 肿瘤; 代谢产物; 肿瘤标志物

一、代谢组学的概念

代谢组学［1］(Metabonomics)是后基因时代出现的一门新的“一omics”组学学科。它的研究中心在于定量地测定由病理生理刺激或基因变异诱导的与时间相关的多参数生物体代谢应答，并利用模式识别(Pattern Recognition)将这种应答与体内生物学事件关联，定位事件发生的靶器官和位点，确定生物标记物［2］. 目前,代谢组学的概念已得到公认,它是一门在新陈代谢的动态进程中，系统研究代谢产物变化规律、揭示集体生命活

代谢组学技术及在毒理学研究中的应用

摘要：代谢组学是定性和定量分析某一生物或细胞所有低分子量代谢产物，从而监测机体或活细胞中化学变化的一门科学，是系统生物学的重要组成部分。作为系统生物学重要组成部分的“代谢组学”，通过考察机体受毒物刺激后体液或组织中代谢物的整体动态变化轨迹，结合模式识别的多元分析方法，快速筛选毒性相关的分子标志物，进而更系统、更全面的揭示毒物作用于机体的典型特征，为相关毒性作用模型建立、环境或药物中毒性化学物的快速高通量筛选以及相关疾病的预防与治疗提供重要的科学依据。本文将从代谢组学的概况、代谢组学在毒理学中的应用进行综述。

关键词：代谢组学；毒理学；应用

“代谢组学”(metabonomics)是指对机体因环境因素刺激、病理生理扰动或遗传修饰等引起的多种代谢指标动态变化的系统性定量检测新方法，该技术广泛用于植物学、药理学、毒理学、遗传学等学科领域。“代谢组学”最早是在1999年由英国的Jeremy Nicholson提出的，是在利用核磁共振技术检测生物体液组成成分的基础上结合模式识别的分析方法发展而来，主要是通过考察生物体系受环境刺激或病理生理扰动后的代谢产物动态变化，分析代谢产物整体的变化轨迹，以此阐述某种病理(生理)过

20144312·357·

代谢组学数据分析的统计学方法

柯朝甫

1

*

张涛

2

武晓岩

1

李康

1Δ

代谢组学是近年发展快速的一门学科，目前在医学、植物学、微生物学、毒理学、药物研发等诸多领域中

［1-5］

。代谢组学研究产生大量的数得到了广泛的应用

据，这些数据具有高维、小样本、高噪声等复杂特征。

（4）相互作用关系复杂：各种代谢物质可能不仅

具有简单的相加效应，而且可能具有交互作用，从而增加了识别这些具有复杂关系的生物标志物的难度。

（5）相关性和冗余性：各种代谢物并非独立存在，而是相互之间具有不同程度的相关性，同时由于碎片、加合物和同位素的存在使得数据结构存在很大的冗余性，这就需要采用合理的统计分析策略来揭示隐藏其中的复杂数据关系。

（6）分布的不规则和稀疏性：代谢组学数据分布不规则，而且数据具有稀疏性（即有很多值为零），因此，传统的一些线性和参数分析方法此时可能失效。

数据的预处理

代谢组学数据分析的目的是希望从中挖掘出生物相关信息，然而，代谢组学数据的变异来源很多，不仅包括生物变异，还包括环境影响和操作性误差等方面。处理手段主要包括归一化（standardization）、标准化（normalization），即中心化（centering）和尺度

中国科学: 化学 2014年 第44卷 第5期: 724 ~ 731

《中国科学》杂志社

SCIENCE CHINA PRESS

SCIENTIA SINICA Chimica

评 述 质谱分析专刊

基于质谱技术的代谢组学研究及其在中国的发展

王献

①②

, 林树海, 蔡宗苇*

②

②

① 中南民族大学化学与材料学院, 武汉 430074

② 香港浸会大学环境与生物分析国家重点实验室, 香港九龙 *通讯作者, E-mail: zwcai@hkbu.edu.hk

收稿日期: 2014-01-10 ; 接受日期: 2014-02-07; 网络版发表日期: 2014-04-03 doi: 10.1360/N032014-00016

摘要 代谢组学是关于生物系统代谢物组成及变化规律的科学, 是系统生物学的重要组成部分. 质谱技术是目前代谢组学研究中最主要的分析手段之一, 广泛应用于代谢组学各个领域. 本文阐述了基于质谱技术的代谢组学方法及其应用, 重点介绍和评论了近年来我国在该领域取得的进步和成果, 并对基于质谱技术的代谢组学研究目前存在的问题及未来的发展进行了分析与展望.

关键词 代谢组学 质谱技术 系统生物学

1 引言

后基因组时代如何解析基因组功能是生

代谢组学在中医药现代化研究中的应用

5 6

天津药学

Taj P am c 20 i i h r ay 0 9年 nn

第 2卷第 1 1期

2潘洁， 5王远光，韩晓翌，中药新剂型一向制剂的应用.等.靶时珍国医

国药，07,8 8:0 3 20 l ( )2 2

代谢组学在中医药现代化研究中的应用孙国珍(天津市中心妇产科医院，天津摘要 3 05 ) 0 0 2

代谢组学的出现，中医药现代化研究提供了强有力的手段。运用代谢组学方法在评价中药的疗效、全给安

性、筛选种质资源、药代动力学以及方证相关的机理研究等领域展示了在中医药现代化研究中不可替代的优势地位，随着代谢组学的应用，必将大大加速中医药研究的现代化进程。 关键词代谢组学，中医药现代化，安全性评价，药代动力学文献标识码： A文章编号：065 8 (09 0 -060 10—6 7 2 0 ) 1 5 -3 0中图分类号：9 9 R 6

代谢组学是后基因时代出现的一门新兴“学”组

能为淫羊藿的主要药效物质基础。进而对大鼠体内基

学科，学科能用反映整体的代谢物图直接认识生理础代谢物谱、该‘肾阳虚大鼠代谢物谱及给淫羊藿后大鼠

和生化状态。代谢组学是新药研究开发的重要组成部体内代谢物谱进行比较研究，寻找与肾阳虚大鼠相关的

GC-MS在代谢组学方面的应用前沿

一、 GC-MS在代谢组学方面的核心技术简介

代谢组学是近年来发展起来的系统生物学分支， 旨在揭示生物体受外界剌激后， 体液、细胞及组织等生物样品中内源性代谢物的变化规律。气相色谱质谱联用技术（GC-MS）具有较高的分辨率和检测灵敏度，并且配有标准谱图库，可以方便地鉴别代谢组分，因而在代谢组学中应用广泛。代谢组学主要的分析手段有两种，一种是核磁共振技术，另一种就是色谱-质谱技术，核磁共振技术好处有很多，例如样品制备简单、对样品没有破坏性等，但是也有核磁共振技术对应的缺点，核磁共振技术灵敏度比较低。色谱-质谱技术包括气质联用、液质联用、毛细管电泳-质谱联用技术等等。但气相色谱-质谱技术最为成熟主要因为代谢物有标准的图库，可以方便对代谢组分进行定性鉴别，在代谢组学中应用广泛。 1、 衍生化技术

代谢组学研究的多数是血液、尿液、组织等样本，这些样本挥发性低，为了提高分离度我们必须要将样品进行衍生化处理。主要采用的衍生化方法包括硅烷化反应、酰化作用、烷基化作用及酯化反应。其中硅烷化是将含有质子性基团的化合物与硅烷化试剂形成挥发性的硅烷衍生物。 2、 分析鉴定方法

生物样品中代谢物的种类和数量繁多，对色谱柱温要求较高

1、下列说法正确的是（ ）

订 A、肿瘤是不可预防的 B、亚硝胺是最常见的化学致癌物 C、紫外线与肿瘤的发生无关 D、EB病毒与淋巴瘤无关 E、抗癌药物具有抗肿瘤活性，故不会引起其他肿瘤的发生 2、以下哪种方法不属于肿瘤流行病分析性研究方法（ ） A、干预性研究 B、筛查 C、病例对照研究 D、实验性研究 E、队列研究 3、与辐射有关的肿瘤为（ ）

A、鼻咽癌 B、皮肤癌 C、胃癌 D、宫颈癌 E、直肠癌 线 4、下列哪种是原发性肝癌的一级预防（ ）

A、新生儿接种乙型肝炎疫苗 B、手术治疗 C、普查 D、筛查 E、康复治疗

5、为降低肺癌的死亡率，下列哪项措施是首先应采取的（ ）

A、改进肺癌筛检方法 B、加强推行禁烟运动 C、提高肺癌治疗效果 D、控制大气污染 E、提倡合理营养 6、导致膀胱癌发病的生物因素是（ ）

A、幽门螺杆菌 B、EB病毒 C、乙型肝炎病 D、埃及血

肿瘤学考试试题（一）

1. 某女，35岁，发现右侧颈部肿大淋巴结7年，包膜完整，活动度好。采取下列哪一种活检方法最为合适？（）

A 穿刺针吸细胞学检查 B 穿刺吸取活组织检查 C 切取活检 D 切除活检

答案:D

2. 作肿块切除活检，一般要求切缘至少距肿块边缘多大距离？（）

A 0.5 cm左右 B 1.0 cm左右 C 1.5 cm左右 D 2.0 cm左右

答案:B

3. 下列哪一项不是鼻咽部活检术的适应证？()

A 鼻咽部息肉 B 鼻咽癌 C 鼻咽慢性感染 D 血管瘤

答案:D

4. 乳腺癌最常见的临床表现是：（）

A 肿块 B 溢液 C 疼痛 D 以上都不是

答案:A

5. 患者女性，45岁，右乳癌，肿块2.5 cm×5.0 cm,腋下淋巴结未触及，无远处转移。该患者临床分期为:（）

A Ⅰ B ⅡA C ⅡB D ⅢA

答案:B

6. 女性，32岁，1年前发现左乳头溢液，呈酱红色。2个月前发现左乳晕旁肿块，无畏寒、发热，偶有疼痛,

临床病理工作中，我们常用到“肿瘤细胞免疫组化耐药预后标记”，但是许多单位只写阳性结果，不写临床意义，其结果对临床帮助不大，因为许多医生不懂得这些结果的意义，因此建议大家在出此类报告时，把“肿瘤细胞免疫组化耐药预后标记”的意义打印在报告中，以增加病理报告的使用价值。

1、恶性肿瘤免疫组化耐药预后标记，全套4项：P-gP，GSTπ，TOPOⅡ，Ki-67。

2、乳癌免疫组化耐药预后标记，全套7项：P-gp，GSTπ，TOPOⅡ，Ki-67，ER，PR，C-erbB-2。

3、意义：标记物--作用--阳性部位--临床意义

多药耐药基因蛋白（P-Gp）--药泵作用--胞膜/胞浆--阳性率越高，对下列药物耐药性越强：阿霉素、柔红霉素、表阿霉素、米托蒽醌、长春花碱、长春新碱、紫彬醇、泰素帝。

谷光甘肽S转移酶（GST π）--解毒作用--胞浆--阳性率越高，对下列药物耐药性越强：阿霉素、顺铂、氮芥、环磷酰胺、瘤可宁。

拓扑异构酶Ⅱ（TOPOⅡ）--靶点作用--胞核--阳性率越高，对下列药物越有效：蒽环类抗生素和鬼臼毒素类，如VP16、替尼泊苷、玫瑰树碱、新霉素、柔红霉素、表阿霉素、阿霉素、VM26。阳性率高者对VP16尤其有效。

雌激素受体（ER）--性激素作用--胞

1、下列说法正确的是（ ）

订 A、肿瘤是不可预防的 B、亚硝胺是最常见的化学致癌物 C、紫外线与肿瘤的发生无关 D、EB病毒与淋巴瘤无关 E、抗癌药物具有抗肿瘤活性，故不会引起其他肿瘤的发生 2、以下哪种方法不属于肿瘤流行病分析性研究方法（ ） A、干预性研究 B、筛查 C、病例对照研究 D、实验性研究 E、队列研究 3、与辐射有关的肿瘤为（ ）

A、鼻咽癌 B、皮肤癌 C、胃癌 D、宫颈癌 E、直肠癌 线 4、下列哪种是原发性肝癌的一级预防（ ）

A、新生儿接种乙型肝炎疫苗 B、手术治疗 C、普查 D、筛查 E、康复治疗

5、为降低肺癌的死亡率，下列哪项措施是首先应采取的（ ）

A、改进肺癌筛检方法 B、加强推行禁烟运动 C、提高肺癌治疗效果 D、控制大气污染 E、提倡合理营养 6、导致膀胱癌发病的生物因素是（ ）

A、幽门螺杆菌 B、EB病毒 C、乙型肝炎病 D、埃及血