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HM700代謝組
產(chǎn)品介紹
HM700代謝組通過(guò)液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）技術(shù)對(duì)代謝物進(jìn)行高通量的靶向代謝組學(xué)檢測(cè)分析，可以同時(shí)檢測(cè)700個(gè)代謝物，每個(gè)代謝物均使用標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行絕對(duì)定量，并進(jìn)行了方法學(xué)考察驗(yàn)證。覆蓋各類重要的代謝物和核心代謝通路，可以充分反映代謝表型，其中~400多個(gè)代謝物為腸道菌群相關(guān)代謝物。
表1 HM700代謝組檢測(cè)物質(zhì)類別
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代謝物類別 |
數(shù)量 |
代表性物質(zhì) |
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氨基酸和肽類 |
∽125 |
亮氨酸、色氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸等 |
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脂肪酸 |
∽110 |
月桂酸、亞麻酸、丙酸、丁酸、花生四烯酸等 |
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有機(jī)酸及其衍生物 |
∽63 |
乳酸、蘋果酸、檸檬酸、α-酮戊二酸等 |
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膽汁酸 |
∽99 |
膽酸、熊膽酸、鼠膽酸、鵝去氧膽酸等 |
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碳水化合物 |
∽51 |
6-磷酸葡萄糖、鼠李糖、果糖-6-磷酸、核糖酸等 |
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苯環(huán)型化合物 |
∽69 |
對(duì)羥基苯乙酸、馬尿酸、扁桃酸、高香草酸等 |
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肉堿 |
∽23 |
肉堿、L-乙酰肉堿、異戊酰肉堿、亞油酰基肉堿等 |
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吲哚及其衍生物 |
∽24 |
吲哚乙酸、3-吲哚丙酸、褪黑素等 |
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核苷類化合物 |
∽19 |
鳥苷、肌苷、尿苷、黃嘌呤核苷等 |
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有機(jī)雜環(huán)類 |
∽25 |
咖啡因、色醇、煙堿、去氫抗壞血酸等 |
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苯丙烷和聚酮化合物 |
∽35 |
香葉木素、肉桂酸、白藜蘆醇、柚皮素、表兒茶素等 |
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有機(jī)氧化合物 |
∽10 |
香草乙酮、金雞納酸、泛酸、肌醇等 |
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其他 |
∽47 |
視網(wǎng)醛、雙氫青蒿素、維生素E等 |
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合計(jì) |
700 |
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技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1. 超高通量：一次性靶向檢測(cè)近700個(gè)代謝物，全面覆蓋多種重要代謝物和核心代謝通路，涵蓋腸道菌群相關(guān)代謝物400+；
2. 準(zhǔn)確定量：每個(gè)代謝物均采用標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行絕對(duì)定量，并使用同位素內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正，滿足方法學(xué)性能驗(yàn)證要求；同時(shí)采用高、低兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性范圍及定量準(zhǔn)確性進(jìn)一步提升；
3. 高靈敏度：通過(guò)衍生化顯著提高靈敏度、改善色譜保留，有效定量低濃度及難電離的代謝物，實(shí)現(xiàn)超高靈敏度和跨量級(jí)檢測(cè)；
4. 穩(wěn)定性佳：標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程結(jié)合MRM模式，滿足大樣本檢測(cè)分析對(duì)重現(xiàn)性的高度要求；
5. 分析智能化：數(shù)據(jù)分析時(shí)對(duì)譜圖中離子對(duì)信號(hào)峰進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別及積分；每個(gè)代謝物同高、低兩條標(biāo)曲自動(dòng)匹配，根據(jù)最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。準(zhǔn)確與高效兼具，尤適合于大規(guī)模隊(duì)列研究；
6. 從實(shí)驗(yàn)到分析全流程全自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)超高通量樣本分析，憑借高重現(xiàn)性和超高穩(wěn)定性確保結(jié)果的可靠性；
7. 大樣本經(jīng)驗(yàn)豐富，成功檢測(cè)單個(gè)項(xiàng)目3,000例樣本；
8. 分析創(chuàng)新：創(chuàng)新性引入相關(guān)性差異分析，通過(guò)多維信息整合，穩(wěn)健算法直擊核心功能，精準(zhǔn)鎖定關(guān)鍵機(jī)制；
9. Dr. Tom交付：可通過(guò)Dr. Tom云平臺(tái)交付項(xiàng)目數(shù)據(jù)，支持項(xiàng)目重分析、自定義繪圖，還有多個(gè)分析小工具助力數(shù)據(jù)挖掘；
10. 多組學(xué)聯(lián)合：提供相關(guān)多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析服務(wù)（代謝組+宏基因組/16S/轉(zhuǎn)錄組/蛋白質(zhì)組、mGWAS），其中同微生物組關(guān)聯(lián)分析，可以全面解析微生物-代謝物-宿主之間的相互作用機(jī)制，深入探尋腸道菌群對(duì)宿主健康和疾病的作用。
產(chǎn)品應(yīng)用
1. 臨床疾病研究：生物標(biāo)志物、疾病機(jī)制、藥物靶點(diǎn)等
2. 生物醫(yī)藥研究：藥物作用機(jī)制、藥效評(píng)價(jià)、藥物開發(fā)等
3. 表型與生理功能研究：生理機(jī)制、分子分型、營(yíng)養(yǎng)運(yùn)動(dòng)與健康等
4. 腸道菌群研究：生物標(biāo)志物、生理病理機(jī)制、宿主-腸道菌群共代謝等
技術(shù)路線
技術(shù)參數(shù)
1. 儀器平臺(tái)
LC-MS/MS：Waters ACQUITY UPLC，SCIEX QTRAP 6500+
2. 分析軟件
自主研發(fā)的代謝組學(xué)軟件包metaX[1]
項(xiàng)目執(zhí)行周期
30-60個(gè)自然日
參考文獻(xiàn)
[1] Wen, Bo, et al. "metaX: a flexible and comprehensive software for processing metabolomics data." BMC bioinformatics 18.1 (2017): 183.
案例一：小鼠早期胚胎發(fā)育過(guò)程中的代謝重塑[1]
研究設(shè)計(jì)：
為了了解胚胎著床前發(fā)育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)代謝重塑，使用質(zhì)譜(MS)為基礎(chǔ)的代謝組學(xué)直接測(cè)量胚胎中的代謝物豐度。首先建立一種利用少量細(xì)胞檢測(cè)代謝物的靶向代謝組學(xué)方法，該方法納入了256種常見和重要代謝途徑（如能量代謝、碳水化合物代謝、氨基酸代謝和核苷酸代謝）的代謝產(chǎn)物，可以利用少量細(xì)胞檢測(cè)代謝物。然后收集了100個(gè)雙細(xì)胞期胚胎和100個(gè)囊胚期(BC)胚胎，它們代表合子基因組激活時(shí)的全能狀態(tài)和ES細(xì)胞可衍生時(shí)的多能狀態(tài)，并應(yīng)用上述建立的靶向代謝組學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)具有3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。并將代謝組數(shù)據(jù)與3000個(gè)代謝相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄組、染色質(zhì)狀態(tài)和單細(xì)胞譜數(shù)據(jù)結(jié)合，并進(jìn)行代謝網(wǎng)絡(luò)分析。
研究結(jié)果：
1、代謝產(chǎn)物集富集分析表明，“TCA”是囊胚胚胎中富集最多的代謝產(chǎn)物集，“蛋氨酸代謝產(chǎn)物”、“亞精胺和精胺生物合成”和“煙酸和煙酰胺代謝”是雙細(xì)胞胚胎中富集最多的代謝產(chǎn)物集，揭示了TCA循環(huán)和嘌呤代謝途徑的動(dòng)態(tài)代謝特征 ，以及雙細(xì)胞胚胎中與氧化還原狀態(tài)相關(guān)的單碳代謝以及多胺/GSH/煙酰胺途徑。
2、雙細(xì)胞胚胎對(duì)氧化還原酶相關(guān)的“GSH代謝”基因的缺失更敏感，而囊胚對(duì)“氧化磷酸化”基因的缺失更敏感，胚胎代謝組學(xué)分析揭示了雙細(xì)胞和囊胚獨(dú)特的代謝特征。
3、綜合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)分析表明,雖然雙細(xì)胞胚胎更傾向于蛋氨酸、多胺和谷胱甘肽代謝，并保持在一個(gè)更還原的狀態(tài)，但囊胚胚胎具有與TCA循環(huán)相關(guān)的更高代謝產(chǎn)物，并呈現(xiàn)出更多的氧化狀態(tài)。
4、α-酮戊二酸(α-KG)與其依賴的雙氧酶競(jìng)爭(zhēng)抑制劑L-2-羥戊二酸(L-2-HG)之間存在相互關(guān)系，雙細(xì)胞胚胎和單細(xì)胞合子顯示較高的L-2-HG，而囊胚顯示較高的α-KG，L-2-HG積累阻礙了受精后整體組蛋白甲基化標(biāo)記的清除，阻礙了表觀遺傳重塑過(guò)程并影響胚胎發(fā)育。
圖1?雙細(xì)胞胚胎和囊胚之間代謝物變化火山圖
案例二：可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)框架揭示2型糖尿病的腸道菌群特征[2]
研究設(shè)計(jì)：
使用16S rRNA測(cè)序（糞便樣本）、宏基因組測(cè)序（糞便樣本）、高通量靶向代謝組學(xué)（血清樣本）、可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)框架、統(tǒng)計(jì)分析、糞菌移植等技術(shù)方法，對(duì)一個(gè)發(fā)現(xiàn)隊(duì)列（n=1,832，包括270例2型糖尿病患者）和兩個(gè)驗(yàn)證隊(duì)列（隊(duì)列1：n=203，包括48例2型糖尿病患者；隊(duì)列2：n=7,009，包括608例2型糖尿病患者）進(jìn)行研究。
研究結(jié)果：
確定了可能調(diào)節(jié)T2D相關(guān)菌群特征的潛在調(diào)節(jié)因子，深入了解T2D相關(guān)腸道菌群在宿主代謝中的作用。揭示了一組與2型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)和未來(lái)血糖升高相關(guān)的腸道菌群核心特征，可作為T2D的診斷、治療靶點(diǎn)，或飲食和生活方式的干預(yù)靶點(diǎn)。
圖2 選定的影響2型糖尿病的宿主特征
參考文獻(xiàn)
[1] Zhao J, et al. Metabolic remodelling during early mouse embryo development. Nat Metab. 2021 Oct;3(10):1372-1384.?
[2] Gou, Wanglong, et al. Interpretable machine learning framework reveals robust gut microbiome features associated with type 2 diabetes. Diabetes Care. 2021 Feb;44(2):358-366.
典型結(jié)果展示
1. 重復(fù)數(shù)要求
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樣本類型 |
重復(fù)次數(shù)要求 |
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植物、微生物、細(xì)胞樣本 |
≥
6個(gè) |
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動(dòng)物樣本 |
≥
10個(gè) |
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臨床樣本 |
≥
30個(gè) |
每組樣本的生物學(xué)重復(fù)次數(shù)要求如下，重復(fù)次數(shù)越多越好。
2. 送樣量要求
樣品類型 | 建議送樣量（每例） |
血清、血漿 | ≥ 100 μL |
動(dòng)物或臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物、微生物菌體 | ≥ 50 mg |
細(xì)胞（需每份樣本細(xì)胞數(shù)目保持一樣） | ≥ 107 個(gè) |
尿液 | ≥200 μL |
培養(yǎng)液、發(fā)酵液 | ≥ 500 μL |
母乳、牛奶 | ≥100 μL |
Q1：不同批次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的HM700代謝組數(shù)據(jù)可以一起分析嗎？
A1：需要一起進(jìn)行比較分析的樣本，需要同時(shí)執(zhí)行，一起進(jìn)行樣本制備，一起上機(jī)檢測(cè)。分批次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的話，需要對(duì)不同批次上機(jī)的樣本進(jìn)行整體質(zhì)量控制，需要進(jìn)行多批次數(shù)據(jù)的校正，說(shuō)明各批次之間的數(shù)據(jù)具有可比性。華大暫不提供多批次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)控和校正服務(wù)。
Q2：非靶向代謝組學(xué)檢測(cè)不到的代謝物，HM700代謝組可以檢測(cè)到嗎？
A2：非靶向代謝組學(xué)檢測(cè)不到的代謝物，HM700代謝組是可能能檢測(cè)到的。HM700代謝組是靶向代謝組學(xué)技術(shù)，檢測(cè)更有針對(duì)性，靈敏度更高，對(duì)于目標(biāo)代謝物、低含量代謝物的檢出能力更強(qiáng)。
