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商品編號: 2019-10-23

代謝體分析之應用

HMT代謝體分析因為適用樣品不設限,故應用領域涵蓋層面廣。以下簡單介紹幾種常見的應用:
-癌症研究領域
-代謝通量分析
-食品及營養學應用
-基礎科學/臨床應用
-微生物領域

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商品內容
►癌症代謝

癌症中最重要的指標之一是瓦氏效應 (Warburg Effect),癌細胞產生能量的方式高度依賴糖解作用,與正常細胞的有氧呼吸不同。近年來有越來越多證據證明癌細胞可維持高水平的代謝靈活性。

除了對葡萄糖的依賴之外,癌細胞還重度依賴glutamine 作為anaplerosis 的碳源以及嘌呤和嘧啶合成的氮源。根據癌細胞的代謝所需進行了研究,發現其在腫瘤的生長和維持中扮演關鍵角色。這些代謝途徑包括絲氨酸/甘氨酸合成、膽鹼合成和穀胱甘肽產生。

針對癌細胞的異常代謝,有望為癌症治療提供個人化的醫療。可以為腫瘤細胞設計專門的治療方法,而使正常細胞幾乎不受傷害。利用代謝體學分析的力量將揭示腫瘤細胞獨特的代謝程序,從而產生更有效的治療靶標。

細胞代謝可以被視為細胞健康和生存的關鍵調節器,因此對細胞代謝的理解對於開發有效而具體的治療方法至關重要!

►代謝分析

對於代謝體學的研究人員而言,同位素異構體分析 (Isotopomer analyses)已成為重要的下一步。 這些分析仰賴於使用同位素原子標記的基質,例如:C13葡萄糖,借助高靈敏度的毛細管電泳分離,我們可以準確解析被標記的代謝物之各種同位素異構體。

使用13C或15N等基質的重同位素通量分析,可以深入了解那些被標記的物質(通常為葡萄糖或麩醯胺酸)的方向和流動。

對於糖解作用而言,最終產物乳酸被認為是糖解作用反應的指標,但是要由穩定代謝中取得資訊十分困難,因其僅揭示了生產和消費之間的平衡。故使用13 C葡萄糖進行標記分析可以量化葡萄糖的產量,這是分析途徑活性的直接指標。

重同位素分析通常還可用於區分能生成同一產物的多種酵素促進反應。例如:檸檬酸鹽可以由傳統的TCA循環的氧化反應形成,但也可以透過還原性羧化反應由循環的逆反應形成。當使用未標記的測量值不能確定循環最終的方向性;若是利用13C標記的麩醯胺酸,可以得知更清晰的代謝途徑,因為一個碳將因氧化途徑作生成二氧化碳而損失,其餘5個碳則通過還原途徑保留。因此,分析檸檬酸鹽中被標記的碳原子之百分比變化可以提供有關TCA循環方向變化的有力證據。

這些方法可以用於辨識干預治療的代謝目標,以及分析由於治療而改變的代謝途徑。HMT致力於為培養的細胞株以及在臨床/活體實驗提供獨特的C13分析。

►食品科學與營養學

從事飲食對我們有甚麼利弊的研究持續有在進行,對代謝物或營養物進行分析,可以了解和改善食品在我們醫療保健中的功效。

最近,隨著人們逐漸意識到飲食對人體健康所產生巨大影響,使得掀起一波肥胖、卡路里限制、抗衰老和體內微生物菌叢等領域的研究熱潮。根據植物或菌物數百種代謝物的量化測定,我們可以知道攝取的食物與體內系統的的交互作用。更在近期有研究指出腸道的代謝產物會導致肝癌的的發生!
此外,營養與生物功能性物質之研究可以提供明確的指標來支持食物和營養物質的品質控管。藉此,代謝組體學可為優化農業,發酵和生物加工等行業的生產提供不同且有效的見解。

►基礎科學

代謝組體學作為一種"體學" (-omics)在基礎科學領域越來越受到關注。當基因改變將影響蛋白質生產和活性,也會連帶影響代謝產物的多寡與功能。 研究代謝物及其變化提供了基因變化無法預測的見解。代謝組學可以視為是遺傳和蛋白質變化的表現型。

人類不斷追求科技的創新以求解決生活周遭的種種問題。然而,除了基礎科學研究仍被無數領域提供之外,技術的發展已經偏向著重於自身的研究領域。

雖然很難去定義代謝體分析領域實際開始的時機,不過當Otto Warburg觀察到癌細胞對糖解的不同引發了人們對與疾病有關的代謝差異以及如何利用這些差異進行治療的興趣。近幾年代謝體分析於不同領域的研究日益增加,包括:癌症、營養、免疫、微生物及神經科學領域。且質譜儀過去於分子生物及蛋白質體學中被長期利用,後來結合不同質譜儀的技術使得更複雜的樣本可以被檢測,也更有利於代謝體學分析的發展。

代謝體學就是使用各種技術來測量代謝物,研究人員可以更了解疾病狀態以及正常的生理狀況。 2002年,慶應義塾大學的Dr. Tomoyoshi Soga為利用質譜儀分析代謝體建立了一種新的分離技術:毛細管電泳。 毛細管可以根據質量、電荷和外部電場分離帶電分子,這一項突破是HMT代謝體分析的基礎。 HMT最初是從學術實驗室中衍生出來的,始終沒有忘記我們初衷:致力於與基礎科學研究人員合作,以提供最優質的代謝體服務。

►臨床研究

無論是早期發現病灶還是對患者進行檢查,在醫學研究和醫療保健中對疾病治療的新穎發現之需求都是巨大的。
在HMT,我們與客戶合作透過我們當前平台的最大潛力來尋找解決方案,並與我們的客戶一起推動新技術的發展!

探討代謝體分析如何加速推進藥物開發
-臨床使用前細胞株分析
-動物模式與生物分析可使用代謝體來驗證
-找尋疾病進展的生物標誌

臨床研究所使用的分析檢體,可以幫助早期發現疾病的生物標記以及完成病患分類

►微生物分析

一般人的口腔、皮膜、汗液以及胃/腸中細菌的變異很大。 由於細菌與微環境和宿主的相互作用,使得細菌在我們的健康中佔有特殊的地位,既有醫療益處,亦也包含醫療風險。

因為16sRNNA定序技術的發展,過去幾年微生物領域研究變得相當炙手可熱,越來越多人好奇宿主與微生物間的交互作用,使得細菌及代謝體資料庫日益壯大。細菌種類、臨床表徵與代謝體間的關聯性可以讓我們進一步了解疾病狀況。這些代謝物包括從小分子極性物質到多胺和脂質的多種不同分子類型。HMT透過創新和獨特的高性能毛細管電泳質譜(CE-MS)克服了種種問題,且同時具有無與倫比的分辨率和覆蓋範圍。

微生物將蛋白質、脂質、維生素、胺基酸、醣類與脂肪酸轉化為所需的能量,過程中產的代謝產物可能對先天/適應型免疫系統或大腦代謝帶來有益或有害的結果。另外肥胖、心血管疾病及代謝症候群也都會影響微生物與宿主間的交互作用。