脂質(zhì)組學(xué)是對(duì)整體脂質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)分析的一門(mén)新興學(xué)科，它涉及細(xì)胞脂類(lèi)途徑和網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模研究。"脂類(lèi)組"一詞描述的是細(xì)胞、組織、生物或生態(tài)系統(tǒng)中的完整脂類(lèi)譜，是"代謝物組"的一個(gè)子集。脂質(zhì)組學(xué)結(jié)合了多種技術(shù)，如質(zhì)譜法、核磁共振波譜法、熒光光譜等，并且與系統(tǒng)生物學(xué)的其他分支如基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)緊密相連，共同構(gòu)成了系統(tǒng)生物學(xué)的家族。
簡(jiǎn)介
脂質(zhì)組學(xué)是對(duì)整體脂質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)分析的一門(mén)新興學(xué)科，通過(guò)比較不同生理狀態(tài)下脂代謝網(wǎng)絡(luò)的變化，進(jìn)而識(shí)別代謝調(diào)控中關(guān)鍵的脂生物標(biāo)志物，最終揭示脂質(zhì)在各種生命活動(dòng)中的作用機(jī)制。電噴霧電離質(zhì)譜技術(shù)是脂質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域中最核心的研究手段，目前已能對(duì)各種脂質(zhì)尤其是磷脂進(jìn)行高分辨率、高靈敏度、高通量的分析。隨著質(zhì)譜技術(shù)的進(jìn)步，脂質(zhì)組學(xué)在疾病脂生物標(biāo)志物的識(shí)別、疾病診斷、藥物靶點(diǎn)及先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)和藥物作用機(jī)制的研究等方面已展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
脂類(lèi)組學(xué)研究涉及數(shù)千種細(xì)胞脂類(lèi)分子種類(lèi)的鑒定和定量，以及它們與其他脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和其他代謝物的相互作用。研究人員不僅檢查細(xì)胞脂類(lèi)的結(jié)構(gòu)和功能，還研究它們的相互作用、動(dòng)力學(xué)以及在系統(tǒng)攝動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的變化。這些研究有助于深入理解細(xì)胞功能變化的機(jī)理，并在定義脂類(lèi)相關(guān)疾病過(guò)程的生物化學(xué)機(jī)制方面發(fā)揮重要作用。
韓賢林(Han, Xianlin)和Gross通過(guò)將脂類(lèi)分子種類(lèi)中固有的特定化學(xué)性質(zhì)與綜合質(zhì)譜方法相結(jié)合，首先定義了脂類(lèi)組學(xué)領(lǐng)域。脂類(lèi)組學(xué)的研究重點(diǎn)在于描述不同脂類(lèi)分子種類(lèi)的含量和組成的空間和時(shí)間變化，以及這些變化如何通過(guò)改變其生理或病理狀態(tài)而造成細(xì)胞攝動(dòng)。
對(duì)脂類(lèi)研究的關(guān)注也體現(xiàn)在多個(gè)重要的研究計(jì)劃中，如美國(guó)NIH資助的"脂類(lèi)代謝途徑研究計(jì)劃"（LIPID MAPS Consortium），歐洲脂類(lèi)組學(xué)倡議（ELIfe），以及日本政府資助的脂類(lèi)庫(kù)(Lipid Bank)等。這些計(jì)劃的實(shí)施，不僅推動(dòng)了脂類(lèi)組學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，也促進(jìn)了對(duì)肥胖癥、動(dòng)脈粥樣硬化、中風(fēng)、高血壓和糖尿病等多種代謝疾病中脂類(lèi)角色的深入認(rèn)識(shí)。
分析流程
質(zhì)譜分析脂質(zhì)組學(xué)分析中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，部分原因是它比核磁共振（NMR）具有更高的靈敏度。首先使用不同的有機(jī)溶劑系統(tǒng)來(lái)針對(duì)不同的脂質(zhì)類(lèi)別進(jìn)行提取，微量化合物或處理復(fù)雜化學(xué)基質(zhì)時(shí)，可能需要衍生化、固相萃取和富集。通常情況下，脂質(zhì)組學(xué)分析可大致分為非靶向和靶向兩種方法，它們?cè)跀?shù)據(jù)采集方法和后續(xù)數(shù)據(jù)處理方面有所不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。用不同策略獲取的大量數(shù)據(jù)將通過(guò)分析軟件轉(zhuǎn)換為具有生物學(xué)意義的代謝圖譜。最后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)和生物信息學(xué)分析，獲得變化的代謝物和途徑。
定量分析
由于任何分子離子的離子計(jì)數(shù)(即強(qiáng)度)與其絕對(duì)濃度之間缺乏明確的聯(lián)系，在沒(méi)有與被分析物質(zhì)具有相同電離和破碎特性的同位素標(biāo)記類(lèi)似物的情況下，任何采集后數(shù)據(jù)校正都只是對(duì)不嚴(yán)謹(jǐn)定量分析方法的修正以提高量化分析的準(zhǔn)確度，都不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的“絕對(duì)定量”。相對(duì)于絕對(duì)定量，高精度的相對(duì)定量通常足以滿足當(dāng)前大量的以組學(xué)為導(dǎo)向的科學(xué)和轉(zhuǎn)化研究的要求。然而，為了獲得準(zhǔn)確的定量，內(nèi)標(biāo)的性質(zhì)和數(shù)量需要依次滿足相關(guān)的具體要求。
應(yīng)用
脂質(zhì)組學(xué)已被廣泛用于研究各種機(jī)體模型和人類(lèi)疾病（包括代謝綜合征、癡呆、心血管疾病和各種癌癥等）的脂質(zhì)代謝。例如，對(duì)人類(lèi)淚液脂質(zhì)組學(xué)的全面表征對(duì)淚膜模型的理解產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，有利于干眼癥疾病的治療研究。對(duì)新冠患者的血漿脂質(zhì)組學(xué)分析揭示了可能的病理過(guò)程，展示了可區(qū)分健康人群和新冠患者的生物標(biāo)志物面板。
參考資料 >