代谢组学

代谢组学样品前处理

 

非目标代谢组学和脂质组学通常都需要进行大样本量的分析,因此需要操作快速且重复性好的样本前处理方法。同时这些方法还需要能够覆盖到尽可能多的代谢物,从水溶性的糖类到脂溶性的甘油三酯。传统的靶向代谢组学分析目的在于对目标化合物进行准确的定量,而非靶向代谢组学和脂质组学则需要尽可能多的检测到样本中的代谢物,扩大检测的覆盖面,因此对于一些化合物来说,提取的回收率并不是很好。

 

必须要了解的是,没有一种方法或检测平台可以检测到样本中所有的代谢物,因此在非靶向代谢组学方法开发时,通常去寻找一种方法使用尽可能少的检测方法或平台去检测到尽量多的化合物,同时也要在检测代谢物时符合一定的精密度和准确度的要求。

 

代谢组学和脂质组学研究都是针对复杂基质样本进行分析,如血样,尿样,动物植物组织等。由于受到检测方法的限制以及代谢物信号响应的影响,在进行代谢组学分析时通常需要的样本量如下:组织样本1-100mg,细胞数量10e5-10e7,生物液体10-250μl。样本的量的局限也使得在一个代谢组学研究中要优化一个有效率的提取方法变得非常有挑战性。

 

此外,特定的检测方法的检测限也决定了需要的样本量。例如,在脂质组学中,少量的(10-30μl)血清或者血浆样本完全可以满足对主要磷脂类成分的检测,但是如果要像检测痕量的脂氧化物或者维生素D的代谢产物,则需要250μl左右的样本。

 

不同的代谢组学研究对样本前处理的要求不一样。但是蛋白沉淀几乎是所有方法所要求的,因为蛋白的存在会严重的影响检测的精密度,准确性,同时也会对仪器的寿命造成影响。在以发现为目的的非目标代谢组学和脂质组学研究中,为了在样本中检测到尽可能多的代谢物,生物样本在分析前的前处理步骤越少越好。因此,研究者们通常使用一些没有选择性的前处理方法如用有机溶剂沉淀蛋白(如血清或血浆样本前处理),样本稀释(如尿液样本前处理)。

 

在靶向代谢组学研究中,样本前处理时,在经过有机溶剂沉淀蛋白之后,还会接着做液液萃取或者固相萃取来去除基质的干扰,从而进一步对目标代谢物进行分离和富集。这些操作大大提高了检测的灵敏度和动态范围。对于非靶向和靶向代谢组学来说,样本前处理的最后阶段都是溶剂挥发(富集代谢物)和提取物复溶(使用和流动相互溶的溶剂)

 

脂质组学是代谢组学的一个分支,在样品前处理时如果使用多步溶剂提取或者两相溶剂提取要比使用单独溶剂提取的效率高。但是增加提取步骤会增加前处理操作的时间,这就降低了实验室样本处理的数量,尤其在大样本量的代谢组学或者脂质组学实验中,实验的通量会大大降低。通常,代谢组学研究和脂质组学研究的样本前处理方法都是分开的。

未完待续

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