文/Therese Koal

有針對性的代謝組學(xué)方法為個性化醫(yī)療提供新途徑

文/Therese Koal

圖1：利用Bio-crates代謝組學(xué)試劑盒既可以自動化也可手動在96孔板上完成代謝組學(xué)樣本制備。

在臨床研究、藥物研究、毒理學(xué)研究與生物學(xué)基礎(chǔ)研究過程中，代謝組學(xué)均是一門新興的組學(xué)技術(shù)。許多生物技術(shù)問題/醫(yī)學(xué)問題不能用現(xiàn)有的基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)來解答，或者說根本無法利用這些技術(shù)解答。在此種情況下代謝組學(xué)便成為研究人員解決難題時最感興趣的學(xué)科，例如，根據(jù)血漿中檢測出的代謝輪廓反映整體生物系統(tǒng)的健康狀況。代謝過程的變化不僅表現(xiàn)在個別代謝過程發(fā)生改變，而且也對代謝組的整個代謝網(wǎng)絡(luò)具有一定影響。因此，正如當(dāng)前國際上領(lǐng)先的代謝組學(xué)研究者們在他們公布的白皮書“A White Paper，Community Perspective：代謝組學(xué)開啟精準(zhǔn)藥物時代”中所描述的那樣：未來的生物標(biāo)記標(biāo)志不僅會派生出許多“黃金般的”生物制劑，而且，作為一種新的診斷技術(shù)也會以自己的方式進(jìn)入臨床檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)。

該白皮書明確指出：Bio-crates生命科學(xué)股份有限公司Kit代謝組學(xué)試劑盒技術(shù)為成功開發(fā)新的、適用于日常使用的代謝組學(xué)應(yīng)用技術(shù)及大規(guī)模代謝組學(xué)研究中標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證，以便將來這些研究成果能夠進(jìn)入臨床試驗(yàn)必備實(shí)驗(yàn)室用于比對技術(shù)解決方案。

David Wishart先生，作為代謝組學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵意見領(lǐng)袖和開拓者之一認(rèn)為：代謝組學(xué)數(shù)據(jù)定量化分析和可重復(fù)再現(xiàn)的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)以及基于Bio-crates公司Kit代謝組學(xué)試劑盒技術(shù)基礎(chǔ)之上較高的技術(shù)自動化程度是代謝組學(xué)技術(shù)成功進(jìn)入未來藥品開發(fā)及臨床應(yīng)用領(lǐng)域的基本前提。他預(yù)測道：將來的藥品“就是這樣被發(fā)現(xiàn)、轉(zhuǎn)化從而為規(guī)?；a(chǎn)及交付患者而使用的?！?/p>

從研發(fā)到診斷

代謝組學(xué)分析過程中采用了兩種相互補(bǔ)充的質(zhì)譜技術(shù)，一種被稱為性能分析法的質(zhì)譜檢測分析技術(shù)——側(cè)重于大范圍無定向分析，重點(diǎn)是定性分析而不是定量分析，應(yīng)用重點(diǎn)是需要樣本量較少的代謝組學(xué)基礎(chǔ)研究。技術(shù)原因?qū)е略摲椒ㄔ诟鱾€研究項(xiàng)目之間既沒有可比性也沒有研究數(shù)據(jù)及可重復(fù)再現(xiàn)性能。第二種被稱為具有針對性的代謝組學(xué)分析方法，該方法是一種代謝物定量分析測定方法，是科學(xué)研究中假設(shè)驅(qū)動問題及研究過程中理想的代謝組學(xué)分析方法。

該種具有針對性的代謝組學(xué)分析方法應(yīng)用已由Bio-crates公司在其Kit代謝組學(xué)試劑盒技術(shù)中得以近一步擴(kuò)展：考慮到現(xiàn)如今的臨床分析實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)，以便對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析的代謝組學(xué)能夠標(biāo)準(zhǔn)化，從而保證這些數(shù)據(jù)能夠在實(shí)驗(yàn)室之間及各個檢測儀器設(shè)備之間及各樣本之間進(jìn)行比較與重復(fù)再現(xiàn)。因此，Bio-crates Kit代謝組學(xué)試劑盒技術(shù)能夠發(fā)展成從未來代謝生物標(biāo)記物標(biāo)志的臨床驗(yàn)證研究直至診斷試劑盒。為了準(zhǔn)確表示Kit代謝組學(xué)試劑盒技術(shù)的進(jìn)步，去年，在國際著名實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行了兩輪Kit代謝組學(xué)試劑盒驗(yàn)證試驗(yàn)，以便測試各實(shí)驗(yàn)室使用Kit代謝組學(xué)試劑盒時的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性及可比性，迄今為止，其他代謝組學(xué)應(yīng)用技術(shù)從來沒完成過該種測試。新生兒篩查中已證明，具有相應(yīng)生物標(biāo)記物標(biāo)志的具有針對性的代謝組學(xué)方案已成功應(yīng)用于臨床：每名新生兒從出生的第一天起就必須用量少且足的血樣本對新生兒進(jìn)行先天性單基因遺傳代謝缺陷檢測。該實(shí)際應(yīng)用表明：具有針對性的代謝組學(xué)技術(shù)已具有彌補(bǔ)診斷學(xué)重要漏洞的能力。它同時掃平在許多具有代謝性質(zhì)疾病的診斷、預(yù)測及分類中的應(yīng)用道路。

表1：研究和開發(fā)領(lǐng)域中代謝組學(xué)檢測分析方法應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)性一覽表

表2：Bio-crates代謝組學(xué)研發(fā)用試劑盒綜述

代謝組學(xué)分析方法

在代謝組學(xué)分析中采用兩種相補(bǔ)的質(zhì)譜技術(shù)，第一種被稱為性能分析法的質(zhì)譜檢測分析技術(shù)側(cè)重于大范圍的無定向分析，重點(diǎn)是定性分析而不是定量分析，應(yīng)用重點(diǎn)是需要樣本量較少的代謝組學(xué)基礎(chǔ)研究；由于技術(shù)原因，該方法在各個研究項(xiàng)目之間既沒有可比性也沒有研究數(shù)據(jù)可重復(fù)再現(xiàn)性；第二種被稱為具有針對性的代謝組學(xué)分析方法，一種代謝物定量分析測定方法，是科學(xué)研究中假設(shè)驅(qū)動問題及研究中理想的代謝組學(xué)分析方法。

多樣性、自動化及隨時可用

目前，市場上有三種Bio-crates公司用于研發(fā)的代謝組學(xué)試劑盒可供用戶選用。利用這些代謝組學(xué)試劑盒能夠完成不同物種（人、小鼠、牛、酵母、秀麗隱桿線蟲）、多種生物材料（血漿、血清及其他液體的生物樣本，例如，全血、尿、腦脊液、乳汁、糞便、組織、器官或細(xì)胞培養(yǎng)物樣本）的檢驗(yàn)分析。這些試劑盒同樣適用于轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域；因?yàn)椋煌锓N間的代謝物相同，主要代謝途徑進(jìn)化過程相當(dāng)保守。因此，可利用相同方法完成從細(xì)胞培育到臨床前期動物模型研究直至人類臨床研究的所有代謝組學(xué)檢測分析過程，這一點(diǎn)恰恰成為基因技術(shù)領(lǐng)域中由基因差異帶來的困難。

96孔板試劑盒的設(shè)計確保從采樣到計算機(jī)軟件（MetIDQ軟件）的支持下代謝組學(xué)檢測分析結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化并完成質(zhì)量監(jiān)控及自動化數(shù)據(jù)讀取，可以在該軟件的幫助下，例如，用Absolute IDQ P180試劑盒完成188種代謝物超過22000檢測數(shù)據(jù)文件的量化過程?？梢栽趲追昼妰?nèi)自動與可重復(fù)再現(xiàn)完成這些數(shù)據(jù)的檢測分析。標(biāo)準(zhǔn)化濃度數(shù)據(jù)量化，包括：分析過程的有效性檢驗(yàn)、質(zhì)量監(jiān)控及數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)布都將匯總數(shù)據(jù)格式。

這些試劑盒包含了使用試劑盒時所需的、申請專利保護(hù)的操作方法及利用96孔板準(zhǔn)備試樣的硬件，同樣保證能夠完成自動化及手工代謝組學(xué)樣本的制備過程。除此以外，同樣包含常規(guī)三重串聯(lián)四級桿液相色譜/質(zhì)譜（LC-MS）系統(tǒng)（AB Sciex公司，Waters公司與Thermo公司），適用的數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)評判方法及液相質(zhì)譜分析用附件均包含其中。此外，所有量化及分析質(zhì)量監(jiān)控所需的試劑（三種監(jiān)控材料，7點(diǎn)標(biāo)定、內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)、儀器儀表系統(tǒng)的綜合測試）均屬于試劑盒的一部分。這些試劑盒均按照即用型設(shè)計理念設(shè)計；可在不到一天的時間內(nèi)完成質(zhì)譜檢測分析實(shí)驗(yàn)室的組裝。

圖2：利用Biocrates代謝組學(xué)試劑盒可在常規(guī)臨床標(biāo)準(zhǔn)條件下實(shí)現(xiàn)代謝及生物標(biāo)記物標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)化及質(zhì)量監(jiān)控。

滿足大面積應(yīng)用需求

Absolute IDQ p180 Kit、AbsoluteIDQ Steroi17 Kit和Bio-crates Bile Acids Kit三大代謝組學(xué)試劑盒覆蓋大量代謝組學(xué)代謝范圍，在各種醫(yī)療問題及適應(yīng)癥中均具有廣泛應(yīng)用，過去三年中出版的超過300種代謝組學(xué)出版物給人留下深刻印象。

如今，人類代謝物組學(xué)的研究為人們提供了利用代謝譜（代謝組）構(gòu)成的代謝組全譜、利用最小量患者血液通過生物標(biāo)記物標(biāo)志確定各個患者健康狀況的可能性——甚至可以在常規(guī)臨床標(biāo)準(zhǔn)情況下確定患者健康狀況。