Badania metabolomiczne

Zastosowania metabolomiki

Metabolomika, dzięki swoim szerokim zastosowaniom, znacząco wpływa na badania farmaceutyczne poprzez identyfikację biomarkerów chorób i ocenę toksyczności medycyny spersonalizowanej. W integracji genomiki funkcjonalnej odgrywa kluczową rolę w przewidywaniu funkcji genów poprzez badanie interakcji między genomem, transkryptomem, proteomem i metabolomem. Eksploracja drobnoustrojów korzysta z wiedzy metabolomicznej w celu lepszej optymalizacji szczepów, podczas gdy metabolomika roślin rozwija biotechnologię rolniczą poprzez badanie metabolitów roślinnych. Badania środowiskowe wykorzystują metabolomikę do testowania skutków zanieczyszczeń i optymalizacji produkcji biopaliw, podczas gdy badania żywieniowe wykorzystują metabolomikę do oceny poziomów odżywiania i zapewnienia bezpieczeństwa żywności. 

Zrozumienie metabolitów i metabolomu

Interakcja metabolitów w układzie biologicznym jest określana jako metabolom. Metabolom to kompletny zestaw metabolitów w organizmie lub próbce biologicznej. Metabolity to związki o niskiej masie cząsteczkowej, zwykle mniejszej niż 1,5 KDa, które są produktami pośrednimi lub produktami szlaków biosyntezy/katabolizmu. Przykłady obejmują aminokwasy, nukleotydy, węglowodany, oraz lipidy, które są często badane oddzielnie w badaniach lipidomiki. Metabolity pierwotne są endogenne i bezpośrednio zaangażowane w normalny wzrost, rozwój i reprodukcję. Metabolity wtórne są egzogenne i nie biorą udziału w tych procesach, ale pełnią ważne funkcje ekologiczne.

Ścieżki metabolomiczne i techniki analityczne

Ścieżki metabolomiczne są badane z wykorzystaniem metabolitów, enzymów, narzędzi do separacji oraz analizy i znakowania metabolitów. Dwie powszechne techniki profilowania metabolicznego to ukierunkowane i nieukierunkowane analizy metabolomiczne. Analiza ukierunkowana określa ilościowo konkretne znane metabolity, podczas gdy analiza nieukierunkowana zapewnia globalny profil metaboliczny zarówno dla znanych, jak i nieznanych metabolitów. Metaboliczne odciski palców to szybka, globalna analiza bez zamiaru konkretnej identyfikacji każdego metabolitu.

Przebieg pracy metabolomicznej i metody analityczne

Przebieg pracy metabolomicznej obejmuje zintegrowane podejście do przygotowania próbki, standaryzacji, kalibracji, metod separacji, wykrywania metabolitów i analizy danych. Typowe rodzaje próbek obejmują osocze, mocz, ślinę, tkanki i komórki. Metody separacji, takie jak chromatografia gazowa (GC), wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) lub elektroforeza kapilarna (CE) są połączone z metodami wykrywania, takimi jak spektrometria mas (MS). Techniki analityczne powszechnie stosowane w wykrywaniu metabolitów obejmują MS, magnetyczny rezonans jądrowy (NMR), spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR) i spektroskopię Ramana. Do analizy danych metabolomicznych wymagane są zaawansowane narzędzia i oprogramowanie, zapewniające rygorystyczną identyfikację i kwantyfikację związków oraz dokładną interpretację danych.