应用领域
动物科学:不同品种、品系间差异性状比较;生产性能评估;肉质改良;奶质评定。
农业昆虫与害虫防治:代谢组学与农业害虫研究相结合,进行昆虫的抗性、生长发育、行为、分子机制等方面的研究。
水产养殖:代谢组学应用于水产养殖,有助于探讨鱼类病害防治、免疫、生长发育、营养相关的研究,并结合多组学,研究相关的分子机制。
动物医学模型:人类疾病研究大多以小鼠为医学模型,但小鼠在某些特定疾病上并未展现与人类类似的表征。寻找合适动物医学模型对人类疾病的研究意义重大。目前,多种农业动物已经被用于人类疾病的研究。
代谢组学技术
● 非靶向代谢组学:对一个生物体系所有小分子代谢物质的定性定量分析,是一种无偏向的代谢组学分析方式。
● 全局精准非靶向代谢组学:第二代非靶向代谢组学,相比普通的非靶向代谢组学,在检测物质含量的精准度、准确性上,实现巨大提升。
● 脂质组学:比较不同生理状态下脂代谢网络的变化,进而识别代谢调控中关键的脂生物标志物 , 最终揭示脂质在生命活动中的作用机制。
● 靶向代谢组学:脂肪酸定量分析、短链脂肪酸定量分析、胆汁酸定量分析、神经递质定量分析、氨基酸定量分析、有机酸定量分析、TMAO 及相关代谢物分析。
动物科学案例分析
猪器官间代谢物交换的系统水平定量分析
Metabolite Exchange between Mammalian Organs Quantified in Pigs
期刊:Cell Metabolism 影响因子:22.415
发表时间:2019年 发表单位:美国普林斯顿大学
研究背景
哺乳动物的器官通过循环不断地交换代谢物,但缺乏对代谢物交换机制的系统水平研究。
研究方法
本文通过代谢组学研究,利用 LC-MS 技术,比较了禁食猪的动脉血和 11 个器官静脉血中代谢物的浓度变化。
研究结果
1) 超过 90% 的代谢物在至少一个器官上显示出动静脉差异;
2) 肝脏和肾脏不仅释放葡萄糖,还释放氨基酸,氨基酸主要被肠道和胰腺消耗;
3) 肝脏优先消耗不饱和脂肪酸,而肾脏消耗循环柠檬酸盐和净氧化乳酸丙_酮酸,从而有助于循环氧化还原稳态;
4) 检测到 700 多种组织特异性代谢产物的产生或消耗。
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图 1 实验流程
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图 2 葡萄糖的产生局限于肝脏和肾脏,而乳酸的产生则分布在全身
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图 3 肾脏清除大部分代谢物,柠檬酸盐是肾脏特有的燃料
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图 4 肝脏和肾脏释放氨基酸,这些氨基酸被其他内脏器官大量消耗
参考文献
Jang Cholsoon,Hui Sheng,Zeng Xianfeng et al. Metabolite Exchange between Mammalian Organs Quantified in Pigs.[J] .Cell Metab., 2019, 30: 594-606.e3
农业昆虫案例分析
田间抗玉米 Cry1F 的秋粘虫(Spodoptera frugiperda)中肠代谢谱分析
Midgut metabolomic profiling of fall armyworm (Spodoptera frugiperda) with field-evolved resistance to Cry1F corn
期刊:Insect Biochemistry and Molecular Biology 影响因子:3.827
发表时间:2019年 发表单位:美国田纳西大学
研究背景
秋粘虫(Spodoptera frugiperda)对转基因玉米产生了抗性,该玉米由苏云金芽孢杆菌(Bt)产生 Cry1F 杀虫蛋白。
研究方法
本研究假设具有非功能性 SfABCC2 蛋白的 Cry1F 抗性秋粘虫与易感秋粘虫相比,会显示出肠道代谢物组成的改变。本文通过代谢组学研究,利用质谱和多元统计分析鉴定了 126 种幼虫肠道特有代谢物,其中 7 种表现出 Cry1F 敏感和抗性的秋粘虫的中肠之间的显著差异。
研究结果
在这 7 种存在差异的代谢物中,有 6 种(1.3-3.5 倍)在 Cry1F 抗性幼虫中肠中显著积累,包括核苷、天冬酰胺和碳水化合物,如海藻糖 6- 磷酸和沉淀物 1/7- 磷酸。相比之下,与食用非转基因玉米的幼虫的代谢组学数据比较发现,5 种代谢产物的水平有统计学意义的变化,其中只有 2 种,即 2- 苹果酸异丙酯和 3- 磷酸丝氨酸,与易感幼虫相比,在 Cry1F 抗性的中肠中显著积累(分别为 2.3 倍和 3.5 倍)。这些代谢物可能有可能被用作抗性标记。
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图 1 秋粘虫不同品系的幼虫,中肠代谢物的偏最小二乘判别分析(PLSDA)
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图 2 饲喂半纯饲料的秋粘虫幼虫肠道代谢产物相对水平的热图
参考文献
H. Abdelgaffar et al., Midgut metabolomic profiling of fall armyworm (Spodoptera frugiperda) with field-evolved resistance to Cry1F corn. Insect Biochem Mol Biol. 2019 Mar;106:1-9
水产养殖案例分析
应用靶向和非靶向代谢组学的方法监测水产养殖产品中的染料残留
Dye residues in aquaculture products: Targeted and metabolomics mass spectrometric approaches to track their abuse
期刊:Food Chemistry 影响因子:6.306
发表时间:2019年 发表单位:法国安氏化学实验室
研究背景
通过实施靶向和非靶向代谢组学方法来提供一个详细的监测方法。开发了一种检测大多数染料的氧化步骤的 LC-MS/MS 方法,并对 14 种不同染料家族的残留物进行了分析。代谢组学分析比较孔雀绿处理的养殖鱼和碱性艳兰 BO 处理的养殖鱼的指纹图谱。高分辨率质谱法分析了肌肉、肝脏和血浆代谢组的变化,并通过多元统计分析揭示了一些直接或内生代谢物在相关质量特征中的作用。这两种方法,可为水产养殖产品中的染料残留检测,提供新的策略。
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图 1 秋粘虫不同品系的幼虫,中肠代谢物的偏最小二乘判别分析(PLSDA)
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图 2 饲喂半纯饲料的秋粘虫幼虫肠道代谢产物相对水平的热图
参考文献
E. Dubreil et al.,Dye residues in aquaculture products: Targeted and metabolomics mass spectrometric approaches to track their abuse. Food Chemistry 294 (2019) 355–367
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苏州帕诺米克生物医药科技有限公司(简称:诺米代谢)于 2013 年在苏州工业园区成立,是中国最早成立、规模最大的代谢组学公司之一,致力于打造代谢组学精准医学与营养全方案提供商,成为每个人的代谢管家。诺米代谢业务板块包括组学技术服务、临床质谱、组学临床产品与生物大数据平台,为全球客户提供更快更精准的代谢组学技术服务、临床产品及大数据服务。
诺米代谢由“国家千人”计划人才、金鸡湖科技领军人才领衔,创始及核心团队来自于哈佛大学、MD Anderson Cancer Center、UC Davis、加拿大 TMIC、北京大学、中科院等国内外知名高校科研院所,涵盖代谢组学、生物信息学、生物大数据、质谱、药学等领域的科学家团队。诺米代谢在苏州、南京、北京、南昌、成都、金华、东莞的实验室共运行 80 余台全型号进口质谱设备,覆盖代谢组学、蛋白质组学检测服务、临床研发与检验等领域。
基于自身完整的样品预处理平台、高分辨率质谱平台、海量代谢物库与核心匹配算法、临床大队列样本与组学大数据、独家知识产权“全靶”技术平台、及领先的云数据分析系统 BioDeep™ ,诺米代谢已为国内外 400 余家知名科研院所、400 余家三甲医院以及食品与制药企业提供全面、专业的代谢组学技术服务。服务项目囊括非靶向代谢组学、靶向代谢组学、全靶、脂质组学、蛋白组学、风味组学、空间及单细胞代谢组学,应用领域包括农业、环境、食品、营养、肿瘤、心血管疾病、代谢类疾病及肠道微生物相关的研究领域,覆盖 100 余项细分检测分析服务内容,为客户提供个性化的代谢组学科研及临床解决方案。
在质谱精准医学及组学临床方面,诺米代谢有多个创新产品研发管线,涵盖心血管疾病、脑卒中、肿瘤与肠道微生物方向的诊断、辅助诊断、早筛及用药指导应用。 基于自主国际领先的 MetaDiscovery™ 组学临床技术平台,诺米代谢在 2021 年启动和实施了中国 10 万人群前瞻性脑卒中大队列代谢组学研究计划,将持续转化多个临床诊断与早筛产品,着力于利用代谢组学技术降低中国脑卒中的发病率。 诺米代谢目前已获得元生创投、薄荷天使及沃生投资等行业知名基金的多轮投资,并取得科技领 军企业、CMA 认证企业、高新技术企业、江苏省民营科技企业、ISO-9001 质量管理体系认证、 GLP 实验室、第三方医学检验所等资质,知识产权 30 余项,临床注册产品 20 余项。诺米代谢 将在精准医学与精准营养领域持续发力,为健康中国 2030 做贡献。