代谢组学在动物营养学和饲料研究中的应用前景.

代谢组学常用的分析手段
• 质谱(MS)或与色谱联用技术具有普适性、 高灵敏度和特异性等特点，已经在代谢组 学研究中成为首选技术。 • 更先进的检测方法是电喷雾四级杆飞行时 间质谱（Q-TOF）技术，能够快速、准确地 测定从小分子到生物大分子或不稳定有机 分子的分子量。
数据分析
和其它组学研究一样，处理、分析和管 理代谢组学海量数据需要专门的数学、统计 和生物信息学工具。近年来, 一些分析仪器 厂商和研究者们已开发出数十种代谢组学数 据处理软件。也有人开发了适合多种仪器的 代谢组学分析软件。
健康与疾病诊断
中药药理、毒理
营养学领域
临床营养
膳食营养评价
猫的营养
动物营养和饲料研究中的应用前景
在动物营养学研究中的应用前景
• 营养学
– 研究的是生命体摄取、消化、吸收、转化和利 用环境中外源有用物质来维持基本生命活动， 进行细胞或机体生长、发育和繁殖，合成排出 体外物质和修补组织等过程，以阐明生命活 动的本质，并通过营养过程的调控来维持生物
系统的平衡。
在动物营养学研究中的应用前景
• 在动物营养学中，营养物质代谢的生理、 生化机制是最基本和重要的研究内容。 • 代谢组学可以为我们的研究工作提供一些 新的技术路线，以达到以前难以实现的目 的。
在动物营养学研究中的应用前景
• 代谢组学可应用于营养调控机理研究。 • 诸如环境条件变化、营养供给量和饲养管 理方案等因素引起的动物体内代谢变化都 可以用代谢组学方法来深入阐明。
代谢组学在动物营养学和饲料 研究中的应用前景
天津市畜牧兽医研究所 王文杰
学科的发展
生命现象蕴含着海量的信息
细 胞
基 因
蛋 白 质
三 羧 酸 循 环
学科发展及关系
DNA双螺旋结构的建立
分子生物学
计算机科学迅猛发展
数据库
生物信息学
生命科学中组学的建立与快速发展
系统生物学
生物学和计算机科学的迅速发展催生了生物信息学
代谢组学的特点
基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能 会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发 生了。 基因和蛋白表达的微小变化在代谢物上 会得到放大,使检测更容易。
代谢组学的研究方法
Oliver Fiehn代谢物分析4个层次
代谢物靶标分析。对个别特定组分分析。 代谢轮廓分析。对预设组分的分析。 代谢组学。特定样品中所有代谢物分析。 代谢指纹分析。比较代谢物指纹图谱。
建立。
系统生物学是研究一个生物系统中所 有组成成分（基因、mRNA、蛋白质等） 的构成，以及在特定条件下这些组分间的 相互关系的学科。
生物学中“组”的概念
“组”来源于希腊语ome，意指所有、 每个或全部； 以它为后缀最初用于基因组genome， 指一个物种的全部遗传组成； 自基因组学概念提出之后，带组学 （-omics）的概念已出现200多种。
代谢组学的基本概念
代谢组学的创建
普遍认为代谢组学的概念是英国帝国理工大学 的Jeremy K，Nicholson教授于1999年首先提 出来的。 Nicholson因为他在代谢组学发展上的开拓性 贡献，被学术界公认为代谢组学创始人（代谢 组组学之父）。
代谢组学的定义
目前国际上有两种代谢组学定义。 Nicholson等定义“生命体系对病理生理刺 激或遗传修饰所产生的动态、多指标代谢 响应的定量测定”为metabonomics。 Oliver Fiehn定义“全面、定量分析生物 体系中所有代谢物”为metabolomics。
代谢组学研究的主要应用领域
热点年份代谢组学 的相关高频被引文 章 ，这些文章影响 着学术发展的潮流 代谢组学的发展与 药物研究开发，被 引28 次； 代谢组学在中医药 复杂理论体系研究 中的应用 ，被引 27 次； 大鼠肝郁脾虚证的 代谢组学研究 ，被 引10 次。
医学领域
药效筛选
代谢组学有望彻底 揭开中药的奥秘
代谢组学常用的分析手段
• 核磁共振技术（NMR），能够对样品实现非 破坏性、非选择性分析。它是唯一既能定 性, 又能在微摩尔范围定量有机化合物的 技术。缺陷是灵敏度相对较低, 不适合分 析低浓度代谢物。 • 色谱技术具有分离性能好、灵敏度高等特 点，被广泛用于复杂体系中的成分分析。 但在色谱峰识别和方法的重现性方面仍存 在难以克服的问题。
代谢组学的定义
Metabonomics，国内翻译成代谢组学。对 生物系统进行的整体和动态的认识，主要 将核磁共振技术应用于健康与疾病研究， 多以来自动物的样品为研究对象。 Metabolomics，国内翻译成代谢物组学。 强调分析而且是静态的认识概念，主要应 用色质联用等分析技术，多用于植物和微 生物领域的研究。
在动物营养学研究中的应用前景
• 可以用代谢组学方法考察营养供给量对免 疫机能的影响，揭示营养物质的代谢机理， 对营养素缺乏或过剩造成的危害进行机理 分析。
在动物营养学研究中的应用前景
代谢组学的定义
中科院大连化学物理研究所的许国旺研究 员认为上述两者的研究对象都是代谢物， 并没有本质区别，它们都可称为代谢组学。
代谢组学的特点
代谢组学是系统生物学重要组成部分。 细胞内许多生命活动是发生在代谢物层 面的，如细胞信号释放，能量传递，细胞 间通信等都是受代谢物调控的。 代谢物更多地反映了细胞所处环境，这 与细胞的营养状态、药物和环境污染物的 作用以及其它外界因素的影响密切相关。
生物学
计算机
科学
生物信
息学
在生命科学研究中，以计算机为工具对生 物信息进行储存、检索和分析的科学。
目前，生物信息学主要研究对象是基因 的核酸序列和蛋白质氨基酸序列数据。
生物信系学发展历程
前基因组时代
• DNA核酸序列、蛋白质氨基酸序列
基因组时代
• 人类基因组计划
后基因组时代
• 功能基因组、蛋白质组、代谢组●●●●●，大量组学
真正意义的代谢组学研究。 预处理和检测技术需满足高 灵敏度、高选择性和高通量 的要求。需要对获得的数据 进行解析。
代谢组学研究流程
样品采集
代谢组指 一个细胞、 组织或器 官中所有 代谢组分 的集合， 尤其指分 子质量为 1,000以下 的小分子 物质。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
样品预处理 代谢物分析-数据采集
数据分析
生命现象的解释