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臨床代謝組學(xué)（新型的代謝組學(xué)技術(shù)）
隨著代謝組學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、研究不斷深入、應(yīng)用不斷豐富。從最初十來個樣本的非靶向代謝組就可以發(fā)個不錯的SCI論文，到后面非靶向與靶向結(jié)合，其對于代謝組學(xué)和應(yīng)用案例本身要求也越來越高，而代謝流作為一項可以動態(tài)反應(yīng)代謝流量變化的技術(shù)，已經(jīng)在越來越多的高質(zhì)量SCI論文中被使用。下面，作者將用十幾分鐘的時間帶大家認(rèn)識這門新型的代謝組學(xué)技術(shù) 。
一、關(guān)于代謝流，你可能首先需要知道這些：
1. 什么是代謝流？
代謝流是利用穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，追蹤代謝物在整個代謝反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中隨時間變化的動態(tài)過程，代謝流技術(shù)可以幫助我們更好地理解細胞內(nèi)代謝網(wǎng)絡(luò)的代謝物水平變化、流量分布和周轉(zhuǎn)速率，發(fā)掘主要代謝異常通路及其生物學(xué)功能，并揭示其上下游相互調(diào)控機制。這可為疾病發(fā)生機制的理解、藥物靶點的發(fā)現(xiàn)等提供強有力的科學(xué)依據(jù) 。目前代謝流分析已經(jīng)廣泛應(yīng)用于代謝相關(guān)疾病，如：糖尿病，癌癥，免疫和神經(jīng)退行性疾病等的發(fā)病機制研究中。
2. 代謝流的研究流程
(1) 動物模型的研究流程如下：
動物模型的流程一般先是基于感興趣的生物學(xué)問題選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定同位素示蹤劑，然后施用于模型生物（例如輸注、注射、管飼固體或液體飲食）。隨后從模型生物中收集組織或血液樣本，并進行處理。然后使用分析技術(shù)（如質(zhì)譜）對于已經(jīng)提取代謝物的待測樣品進行檢測，分析示蹤劑中同位素標(biāo)記物向下游代謝產(chǎn)物的摻入。得到的數(shù)據(jù)可以評估和解釋不同代謝物的同位素富集概況，以了解不同細胞內(nèi)代謝途徑的活性。另外，這些富集圖譜可以與細胞外（如血液）測量結(jié)果結(jié)合在一起，并集成到系統(tǒng)級代謝模型中，以顯示實驗對象的代謝狀態(tài)的定量讀數(shù) 。

(2) 細胞模型研究流程如下：
首先，要設(shè)計最佳的示蹤實驗，以確保通量的足夠分辨率。然后進行標(biāo)記實驗，同位素標(biāo)記和外部速率測量，代謝模型的建立，最后進行通量計算和統(tǒng)計分析。

3. 代謝流的應(yīng)用
目前，代謝流已廣泛應(yīng)用于生理學(xué)研究、基因與蛋白質(zhì)功能研究、病理學(xué)研究（如腫瘤、肥胖和糖尿病代謝）、微生物工程等方面。代謝流分析可以定量化表征細胞代謝體內(nèi)的動態(tài)變化和代謝途徑的流量精細分布，揭示疾病發(fā)生發(fā)展過程中的主要代謝通路變化，促進對生理或病理機制的認(rèn)識。還可以尋找細胞生長、增值等過程的信號傳導(dǎo)通路中的關(guān)鍵基因，結(jié)合酶的反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì)描述代謝網(wǎng)絡(luò)特性。
4. 代謝流研究常見問題
(1) 示蹤劑的選擇：體內(nèi)穩(wěn)定同位素測定成功的關(guān)鍵在于示蹤劑的選擇。示蹤劑的選擇必須根據(jù)代謝途徑來選擇。放射性示蹤劑（例如18F、3H、14C）和穩(wěn)定的示蹤劑（例如2H、13C、15N）均可用于研究同位素示蹤劑體內(nèi)代謝。
放射性示蹤劑的特點：靈敏度高，特異性強，可用于測定單個預(yù)定義路徑的活動。但是放射性示蹤劑具有半衰期，而且具有放射性，需有資質(zhì)的專業(yè)實驗室才能進行。
穩(wěn)定同位素示蹤劑的特點：靈敏度低但通常標(biāo)記深度高，但可以一次查詢多個途徑，從而最大程度地利用單個實驗收集的信息量，延長和重復(fù)給藥更可行。
13C全標(biāo)葡萄糖是最流行的體內(nèi)示蹤劑，它能夠迅速標(biāo)記中心碳代謝中的許多途徑并且成本相對較低。除了13C全標(biāo)葡萄糖以外，在體內(nèi)測定中越來越多地使用基于其他分子和同位素（例如15N、2H）的均一標(biāo)記示蹤劑，以全面測定涉及脂肪酸、酮體或氨基酸代謝等的途徑。