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非靶标代谢流分析

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经典代谢组学可以反映机体代谢物的变化及可能被激活的通路,但同一代谢物可能参与多条代谢通路而其丰度不发生变化。非靶标代谢流可以研究代谢流量随时间的动态变化规律,不限于特定的代谢通路,对流经代谢途径的代谢流量组进行定量分析,能够很好的解释代谢物在生物途径中何如变化,将代谢组学的研究提升到更高的水平和层次。代谢流分析尤其是基于13C标记的代谢流技术已成为近年来的研究热点技术之一。

 

技术优势

分辨率高:可以分辨同位素标记和非标记代谢物;
与靶标代谢流相比,非靶标代谢流不限于特定的代谢通路,可对标记的代谢物进行流向分析。
 
技术路线
 

技术参数

样本要求
细胞            1×10 cells/sample
血清、血浆      200 μL/sample
尿液            1 mL/sample
组织            200 mg/sample
粪便/肠道内容物 200 mg/sample
微生物          1×107 cells/sample
培养液          200 μL/sample
因组织特异性,某些组织可能检测不到稳定同位素标记的信号。
 
生物学重复
6-10个生物学重复
 
检测平台
Leco Pegasus BT(GC-TOF-MS)
 
常规项目周期
实验检测:40个工作日(从收到客户预付款并收到样品之日起)
数据分析:5个工作日
 
应用方向
1、研究细胞代谢的动态变化过程和代谢途径的流量精细分布;
2、通过比较不同代谢途径的代谢流量的分布变化,揭示相关疾病发生发展过程中的主要代谢通路,促进对病理机制的认识;
3、通过对胞内外的代谢物的变化示踪,找到细胞增值等信号通路的关键通路及基因。
 
案例分析
本研究运用同位素标记技术,提出了一种新的非靶标同位素代谢分析方法(非靶标代谢流),运用非靶标代谢组检测同位素标记物质丰度变化,从而分析代谢途径流量的分布。同时也详细展示了非靶标同位素标记代谢流的分析流程。最后,以分析人类肺癌细胞在缺氧条件下的代谢物变化为例来阐述非靶标代谢流的分析方法:通过检测代谢流量变化,发现谷氨酰胺的增加促进乙酰辅酶a产生,经NAT8L催化合成的N-乙酰天冬氨酸产生于人肺腺癌A549细胞,而沉默NAT8L可以抑制A549,JHH-4、PH5CH8和BEAS-2B细胞的增值,同时也发现了NAA在癌细胞代谢中的潜在重要作用。非靶标代谢流解决了当前代谢组学研究的一个主要瓶颈,将代谢组的研究提升到更高的层次。
 
参考文献
Daniel Weindl, Thekla Cordes, Nadia Battello, Sean C. Sapcariu, Xiangyi Dong, Andre Wegner and Karsten Hiller, Bridging the gap between non-targeted stable isotope labeling and metabolic flux analysis, Cancer & Metabolism, 2016,4:10.
 
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