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伯豪生物 | 代谢组学 | 师兄的课题都是这样设计的?
发布时间:2020-03-24 浏览次数:6307
本篇作为伯豪生物代谢组学系列(课题设计、样本采集、平台选择、数据分析、实验验证)之一,伯豪生物将从课题设计入手进行详细介绍。

上一讲简略介绍了代谢组学的研究对象及其两大技术(靶向及非靶向技术)。【查看】


代谢组学是效仿基因组学和蛋白组学的研究思想,对生物体内所有代谢产物进行定性定量分析,以探求代谢变化与生理病理的相对关系。

自上世纪 90 年代,Steven Oliver 教授和 J.Nicholson 教授分别提出 metabolome 和 metabonomics 概念后代谢组学作为一门独立学科得到迅速发展。经近 20 年的技术积累,代谢组学技术逐步成熟。本篇作为代谢组学系列(课题设计、样本采集、平台选择、数据分析、实验验证)之一,将从课题设计入手进行详细介绍。


课题设计


代谢组学研究方向图

如上图,代谢组学中常见的目的主要有两个,一是对不同组群样本进行分析,筛选差异代谢产物,确定 biomarker;二是将代谢组学数据与其他组学数据相整合,在定位到差异小分子的基础上,上溯至关键代谢通路,从而更加完善的解析生理病理等机制。

根据不同的研究目的,进行实验组别设置、选择样本来源、确定样本数量、挑选适应的数据分析方法。相较于其他组学研究,代谢组处于生命活动的下游,动态波动性大,需要设置更多的生物学重复来降低组内差异的影响,增加数据的可靠性。一般,微生物样本由于培养环境比较一致,建议 6 - 8 个生物学重复即可;模式动物及植物样本,波动略大,建议 8 -10 个生物学重复;临床样本,受影响因素太多(年龄、性别、饮食、病史等),建议至少 30 个生物学重复。

上述两种研究目的,截至到差异物筛选的分析流程基本是一致的,即不同组别的样本检测后的数据,经多元统计分析寻找到差异代谢产物。此后的分析方法会有所差异。对于以生物标志物寻找为课题目标的实验,以此结束即可;然而,如果想更进一步完善实验设计,进行机理解析,则需要配合其他组学手段。


KEGG 多组学分析样图

多组学整合的理论支撑为系统生物学,即生物体系中的所有组成成分(基因、mRNA、蛋白和代谢产物等)在特定条件下是相互作用和相互关联的,因而可以分析生物体系在某些因素的影响下整体变化的过程及规律。在基因组序列的基础上完成生命编码到生命过程的研究,将生物体系中各种分子的鉴别及其相互作用进行途径、网络、模块展示,对生物系统进行全面解读。

课题设计部分的分享大致如上啦,这部分主要是确定研究目标,下次咱们将重点讲述各类型样本的收集~


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