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靶向代謝組學
靶向代謝組學主要是以標準品為參照，對特定的某一代謝物或某一類代謝物進行有針對性的檢測和定量；通過標準曲線計算代謝物濃度，從而實現(xiàn)絕對定量。
靶向代謝組學常用的質譜儀類型為三重四極桿（triple quadrupole，QQQ），通過多反應監(jiān)測模式（multiple reaction monitoring，MRM）進行檢測，檢測靈敏度高、特異性強、準確度高。
服務內(nèi)容
產(chǎn)品名稱 | 代謝物名稱 | 代謝物數(shù)目 |
能量代謝擬靶向相對定量分析 | α-酮戊二酸、三磷酸腺苷、檸檬酸、順烏頭酸、輔酶A等 | 154種 |
游離脂肪酸檢測 | 二十碳四烯酸、二十二碳二烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等 | 37種 |
氨基酸檢測 | 精氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸等 | 20種 |
水溶性維生素檢測 | 維生素B1 、維生素B2 、維生素B5、吡哆酸、5-甲基四氫葉酸 | 5種 |
脂溶性維生素檢測 | 維生素A、維生素E、維生素K、25-羥基維生素D2、25-羥基維生素D3 | 5種 |
類固醇激素檢測 | 睪酮、雄烯二酮、雌二醇、孕酮、11-脫氧皮質醇、可的松等 | 12種 |
膽汁酸檢測 | 膽酸、鵝脫氧膽酸、甘氨膽酸、甘氨鵝脫氧膽酸、牛磺膽酸等 | 45種 |
氧化三甲胺類檢測 | 三甲胺、氧化三甲胺、甜菜堿、左旋肉堿 | 4種 |
短鏈脂肪酸檢測 | 乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、異丁酸、異戊酸、己酸 | 7種 |
神經(jīng)遞質檢測 | 多巴胺、腎上腺素、5-羥色胺、高香草酸、犬尿喹啉酸、天冬氨酸等 | 39種 |
同型半胱氨酸代謝通路檢測 | 同型半胱氨酸、S-腺苷甲硫氨酸、S-腺苷同型半胱氨酸、甜菜堿、4-吡哆酸等 | 9種 |
微量元素與重金屬檢測 | 鎂、鈣、鐵、銅、鋅、鍶、鉛、錳、硒、鉻等 | 18種 |
植物激素 | 水楊酸、脫落酸、茉莉酸、赤霉素、油菜素內(nèi)酯、3-吲哚乙酸等 | 32種 |
色氨酸代謝通路檢測 | 色氨酸、犬尿氨酸、色胺、褪黑素、犬尿酸、5-羥基-L-色氨酸、血清素等 | 29種 |
HM Pro2300代謝組 | 亮氨酸、肉桂酸、色氨酸、膽酸、高香草酸、肉堿、氧化三甲胺等 | 2,300多種 |
HM700 | 檸檬酸、α-酮戊二酸、香葉木素、亞麻酸、豬膽酸、鼠膽酸等 | 700種 |
HML1600 | 游離脂肪酸、磷脂酰膽堿、磷脂酰甘油、膽固醇脂、三酰甘油、鞘磷脂、神經(jīng)酰胺等 | 1,600多種 |
氧化脂質、黃酮類等 | ||
技術優(yōu)勢
靈敏度高：靈敏度可達pg級，可以對低豐度的代謝物進行準確定量。
定性定量準：每種代謝物通過比對標準品進行定性定量，保證結果的準確性。
產(chǎn)品應用
1、 目標代謝物的準確定量
2、 驗證非靶向代謝組學或其他組學提出的假說
3、 針對特定代謝物研究代謝模型
技術路線
檢測平臺
LC-MS/MS：液相-Waters ACQUITY UPLC，質譜-SCIEX QTRAP 4500/5500/6500 以及Waters Xevo TQ-S
GC-MS：Agilent 7890B-5977A，Thermo TRACE 1300-TSQ 9000
項目周期
30-60個自然日
案例一：腸道微生物和血漿膽汁酸的分析對患者進行抗糖尿病分層治療（華大合作發(fā)表）[1]
研究背景：
在中國和其他亞洲國家阿卡波糖被推薦作為替代二甲雙胍的ⅠⅠ型糖尿病的治療。闡明降糖藥物對腸道微生物的影響和額外代謝獲益機制及基于臨床試驗隊列臨床結果的關系，對治療前ⅠⅠ型糖尿病患者進行分型具有重要意義。
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研究思路：
通過臨床隊列研究，對106例ⅠⅠ型糖尿病初發(fā)患者隨機采用阿卡波糖和格列吡嗪兩種降糖藥治療。通過靶向代謝組學技術對血漿及糞便中的膽汁酸含量進行檢測，通過宏基因組測序技術對腸道菌群進行檢測，研究膽汁酸的代謝過程與腸道生微物變化之間的關系。
圖1 阿卡波糖治療后膽汁酸組成的變化與臨床結果相關
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圖2 不同基線菌群組成的患者血漿膽汁酸組成和不同的阿卡波糖治療反應
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研究結果：
發(fā)現(xiàn)阿卡波糖給藥組不僅具有降糖功效、而且具有顯著減重、降脂、改善胰島素抵抗的功能。該研究不僅破解了阿卡波糖眾多降糖外代謝獲益的機制，同時也為設計靶向膽汁酸信號的新型降糖藥物提供了新的思路。同時更有意義的是，研究發(fā)現(xiàn)不同的腸道菌群組合即腸型是決定藥物療效的重要因素，對未來降糖療效的判定有重要意義。
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參考文獻
1. Gu, Yanyun, et al. "Analyses of gut microbiota and plasma bile acids enable stratification of patients for antidiabetic treatment."?Nature communications?8.1 (2017): 1-12.
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1、 重復次數(shù)要求
每組樣本的生物學重復次數(shù)要求如下，重復次數(shù)越多越好。
表1 生物學重復次數(shù)要求
|
樣本類型 |
重復次數(shù)（建議） |
最少重復次數(shù) |
|
植物、微生物、細胞樣本 |
≥ 6 個 |
3個 |
|
動物樣本 |
≥ 10個 |
6個 |
|
臨床樣本 |
≥ 30個 |
10 個 |
2、 送樣量要求
表2 送樣量要求
類別 | 樣本量要求 |
氨基酸檢測 | 血清、血漿、尿液≥200 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物、微生物菌體≥100 mg 細胞 ≥107 個 培養(yǎng)液、發(fā)酵液≥500 μL 植物組織 ≥500 mg |
水溶性維生素檢測 | 血清、血漿、尿液≥300 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物、微生物菌體≥200 mg 細胞 ≥107 個 培養(yǎng)液、發(fā)酵液≥1 mL 植物組織 ≥1 g |
脂溶性維生素檢測 | 血清、血漿、尿液≥600 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物、微生物菌體≥100 mg 細胞 ≥107 個 培養(yǎng)液、發(fā)酵液≥1 mL 植物組織 ≥500 mg |
類固醇激素檢測 | 血清、血漿、尿液≥600 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物≥200 mg 細胞 ≥107 個 |
膽汁酸檢測(45種) | 血清、血漿、尿液≥200 μL 膽汁≥100 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物≥200 mg |
氧化三甲胺及其相關代謝物檢測 | 血清、血漿、尿液≥200 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物≥200 mg |
短鏈脂肪酸檢測 | 血清、血漿、尿液≥100 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物、微生物菌體≥200 mg 細胞 ≥107 個 培養(yǎng)液、發(fā)酵液≥1 mL |
神經(jīng)遞質檢測 | 血清、血漿、尿液、膽汁≥200 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物≥200 mg 細胞 ≥107 個 |
微量元素與重金屬檢測 | 全血≥600 μL 血漿、血清（重金屬在血漿中含量很低，建議使用全血樣本）≥600 μL 尿液≥600 μL 動植物組織≥2g |
同型半胱氨酸代謝通路檢測 | 血清、血漿≥500 μL 注：在送檢血漿樣本時，由于基質等因素的影響，被檢測化合物中 4-吡哆酸和維生素 B2 檢測結果偏低，因此更建議客戶選擇血清樣本。 |
植物激素檢測 | 植物組織≥100 mg |
色氨酸代謝通路檢測 | 血清、血漿≥200 μL 動物及臨床組織、糞便、腸道內(nèi)容物、微生物菌體≥200 mg 細胞 ≥2*107 個 培養(yǎng)液、發(fā)酵液≥1 mL |
游離脂肪酸定量分析 | 血清、血漿≥100 μL 細胞≥1*107個 果實≥5000 mg 內(nèi)臟≥50 mg 培養(yǎng)上清≥2000 μL 油≥100 μL 肌肉≥50 mg 植物組織≥1000 mg |
能量代謝擬靶向相對定量分析 | 血清、血漿≥200 μL 細胞≥1×107 個 脂肪、心肌組織、脊髓等≥200 mg 其他樣本類型可另外咨詢 |
Q1：母子離子對是指什么？
A1：MRM模式檢測時，一個母離子可能對應多個子離子，在實驗方法建立過程中，每個目標代謝物會選擇2~3個子離子和母離子組成母子離子對，其中一個離子對用于定量，其余用于定性，同時會根據(jù)標準品的色譜保留時間排除假陽性結果。
Q2：標準曲線如何制作？
A2：選取不同濃度的標準品溶液（5~8個濃度點），根據(jù)標準品濃度和標準品信號響應峰面積擬合線性方程，得到標準曲線。
Q3：使用MRM技術進行檢測時，可以一次監(jiān)測多少個母子離子對？是只能對一個特定的代謝物分子進行監(jiān)測，還是可以對多個特定的代謝物分子同時進行監(jiān)測？
A3：MRM檢測可實現(xiàn)多個目標代謝物分子的同時檢測，更大限度節(jié)省時間，提高檢測效率，每個工作循環(huán)最多能處理300對母子離子對，使用Schedule MRM可達700對母子離子對。
Q4：MRM在做定量方面有哪些優(yōu)勢？
A4：高通量：能實現(xiàn)大規(guī)模樣本的定量分析；高靈敏度：定向分析，排除背景噪音干擾；準確度高，重現(xiàn)性好。
Q5：華大如何減少實驗誤差，保證數(shù)據(jù)質量？
A5：會在實驗過程加入內(nèi)標校正實驗誤差，并為客戶提供嚴格的QC質控確保數(shù)據(jù)的真實可靠。
Q6：是否需要使用同位素內(nèi)標？
A6：同位素內(nèi)標能校正實驗誤差，可以提供準確的定量結果，是目前絕對定量普遍采用的實驗策略；也可根據(jù)需求合理設置其它內(nèi)標，減少實驗誤差。
