代谢组学，是指利用质谱技术，对生物样本内的相对分子量小于1000的内源性代谢物小分子进行定性与定量分析，并寻找代谢物与性状差异（生理、病理变化）之间相关关系的技术。代谢物参与了生物体生长发育、生理病理、环境适应等各个方面，能直接反映生物体所处的环境以及外界的影响。并且随着高通量检测技术的发展，目前代谢组学一次能够检测上百种代谢物。因此，代谢组学研究在疾病诊断、药物研发、植物学、毒理学、人类健康等多个领域正发挥着越来越重要的作用，是系统生物学的组成部分。

应用领域

基迪奥技术特点
代谢组作为机体调控的重要一环，与其他组学调控紧密相关。基迪奥提供丰富、系统的多组学贯穿解决方案，提高对代谢组数据的解析水平。

案例一：转录组+代谢组揭示白葡萄干旱胁迫适应机制^[1]
次生代谢物在植物适应各种生长环境的变化中起着重要作用。对白葡萄来说，次生代谢物很大程度上影响了白葡萄酒的品质。气候变化使得一些白葡萄种植地区的干旱加剧，潜在影响了白葡萄酒的品质。本文对干旱胁迫下的白葡萄6个生长阶段分别进行代谢组与转录组研究，鉴定出多种差异表达的酚类、胡萝卜素、挥发性代谢物与差异基因。整合单萜类物质（与果实成熟相关）调控相关基因和代谢物进行调控网络的构建，获得的基因-代谢物调控网络包含了分别与芳樟醇、橙花醇、alpha松油醇三种单萜相关性最高的前100个基因，共222个基因，其中116个基因在干旱胁迫下差异表达（图1 A）。调控网络中的大部分基因功能与萜类、脂类、激素代谢相关，也包括一些转运和信号通路基因。对调控网络中的这些基因进行启动子富集分析，发现很多上调基因的启动子区显著富集MYB和干旱应答转录因子结合位点（图1 B），表明萜类代谢通路在响应干旱胁迫中起着直接的转录调控作用。

图1 A：芳樟醇（1）、alpha松油醇（2）、橙花醇（3）的基因-代谢物调控网络。圆形代表基因。B：调控网络中基因的启动子顺式调控元件富集分析。粗体的顺式调控元件代表与干旱/ABA应答相关，下划线顺式调控元件代表MYB结合位点。

案例二：利用代谢组技术寻找阿尔茨海默病biomarker^[2]
阿尔茨海默病又称老年痴呆症，会引发记忆力减退、认知能力下降等，临床上还没有治疗的方法，并且难以在发病前预测。目前预测该疾病的生物标记物由于是侵入式的、并且耗时耗费，不适合于应用推广。本文利用代谢全谱和靶向代谢组技术，对53个阿尔茨海默病病人和53个健康人对照的外周血进行代谢物的检测和生物标记物的挖掘，发现10种代谢物，包括卵磷脂、酰基肉碱和溶原性卵磷脂，在发病组中的含量显著比健康对照组低（图2）。这些脂类代谢物被报道与脑细胞膜的完整性密切相关。对这10种脂类代谢物在另一份疾病样品中进行独立交叉验证，检测出的代谢物水平与之前的实验结果相似，说明这些代谢物可作为阿尔茨海默病早期预防诊断的生物标记物，可提前2-3年预知疾病风险，准确率高达90%。

图2 10种代谢物在健康对照组和不同发病程度患病组中的浓度

参考文献
[1] Savoi S, Wong D C J, Arapitsas P, et al. Transcriptome and metabolite profiling reveals that prolonged drought modulates the phenylpropanoid and terpenoid pathway in white grapes (Vitis vinifera L.)[J]. BMC plant biology, 2016, 16(1): 1.
[2] Mapstone M, Cheema A K, Fiandaca M S, et al. Plasma phospholipids identify antecedent memory impairment in older adults[J]. Nature medicine, 2014, 20(4): 415-418.

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