目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 代謝組學(xué)簡(jiǎn)介 1
1.1.1 代謝組學(xué)發(fā)展的時(shí)代背景 1
1.1.2 代謝組學(xué)研究現(xiàn)狀 4
1.1.3 代謝組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué) 8
1.2 代謝組學(xué)的研究方法 8
1.2.1 樣品采集與制備 10
1.2.2 代謝組數(shù)據(jù)的采集 10
1.2.3 數(shù)據(jù)分析平臺(tái) 12
1.2.4 代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) 13
1.3 代謝組學(xué)的應(yīng)用 14
1.3.1 藥物研發(fā) 14
1.3.2 疾病研究 15
1.3.3 植物代謝組學(xué) 16
1.3.4 微生物代謝組學(xué) 17
1.3.5 代謝組學(xué)與中醫(yī)藥現(xiàn)代化 17
1.4 代謝組學(xué)發(fā)展展望 18
參考文獻(xiàn) 22
第2章 氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)在代謝組學(xué)中的應(yīng)用 29
2.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) 29
2.1.1 GC-MS的工作原理 30
2.1.2 全二維氣相色-譜飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC×GC-TOFMS) 31
2.1.3 質(zhì)譜譜圖庫(kù) 34
2.2 基于GC-MS、GC×GC-TOFMS的代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái) 34
2.2.1 樣品的采集與制備 34
2.2.2 數(shù)據(jù)采集 36
2.2.3 基于GC-MS、GC×GC-TOFMS技術(shù)的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理 38
2.2.4 代謝物的結(jié)構(gòu)鑒定 41
2.3 代謝組學(xué)應(yīng)用 42
2.3.1 GC-MS在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用 42
2.3.2 全二維氣相色譜在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用 42
2.4 發(fā)展與展望 45
參考文獻(xiàn) 46
第3章 液相色譜及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用 49
3.1 液相色譜及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) 49
3.1.1 液相色譜 49
3.1.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 50
3.1.3 基于液相色譜及液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì) 52
3.2 用于極性小分子分析的二維液相色譜分離系統(tǒng) 55
3.3 液相色譜及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用實(shí)例 58
3.3.1 液相色譜代謝輪廓分析方法用于肝臟疾病嚴(yán)重程度的診斷 59
3.3.2 基于液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)方法用于慢性乙型肝炎的急性發(fā)作疾病研究 63
3.3.3 全二維親水作用色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)用于極性復(fù)雜樣品中結(jié)構(gòu)類似組分的分離和鑒定 74
參考文獻(xiàn) 84
第4章 超高效液相色譜-質(zhì)譜及在代謝組學(xué)中的應(yīng)用 87
4.1 超高效液相色譜的理論基礎(chǔ) 87
4.1.1 van Deemter方程 87
4.1.2 超高效液相色譜儀器 88
4.2 超高效液相色譜與HPLC分析性能的比較 88
4.2.1 超高效液相色譜與HPLC色譜分離性能的理論比較 88
4.2.2 超高效液相色譜、HPLC與質(zhì)譜聯(lián)用性能的比較 91
4.3 超高效液相色譜在代謝組學(xué)中的應(yīng)用 95
4.3.1 超高效液相色譜-質(zhì)譜用于代謝組學(xué)研究的優(yōu)勢(shì) 95
4.3.2 超高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用用于代謝組學(xué)研究實(shí)例 97
參考文獻(xiàn) 103
第5章 毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用 105
5.1 毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)簡(jiǎn)介 105
5.1.1 同軸液體鞘流 106
5.1.2 無(wú)鞘接口 106
5.1.3 液體連接 106
5.2 基于毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)平臺(tái) 106
5.2.1 陽(yáng)離子代謝物CE-MS分析方法 107
5.2.2 陰離子代謝物CE-MS分析方法 107
5.2.3 多價(jià)陰離子代謝物CE-MS分析方法 109
5.3 毛細(xì)管電泳在代謝組學(xué)中的應(yīng)用研究 112
5.3.1 微生物菌株細(xì)胞提取物的代謝分析 112
5.3.2 植物細(xì)胞提取物的代謝分析 115
5.3.3 疾病診斷和生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn) 117
5.3.5 細(xì)胞基因和蛋白質(zhì)功能研究 118
參考文獻(xiàn) 119
第6章 核磁共振在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用 121
6.1 核磁共振波譜分析原理 121
6.1.1 核磁共振概論 121
6.1.2 核磁共振波譜儀 123
6.1.3 核磁共振氫譜 123
6.1.4 核磁共振碳譜 125
6.1.5 31 P及15N核磁共振 126
6.2 代謝組學(xué)中的核磁共振波譜分析方法 127
6.2.1 樣品的準(zhǔn)備 127
6.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得 128
6.2.3 數(shù)據(jù)分析 132
6.3 核磁共振在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用 133
6.3.1 在藥物毒理學(xué)評(píng)價(jià)研究中的應(yīng)用 134
6.3.2 在人體代謝和動(dòng)物代謝研究中的應(yīng)用 135
6.3.3 在病理和生理研究中的應(yīng)用 136
6.3.4 在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用 136
6.3.5 在植物化學(xué)研究中的應(yīng)用 137
6.3.6 在微生物系統(tǒng)研究中的應(yīng)用 137
6.4 展望 137
參考文獻(xiàn) 138
第7章 代謝組學(xué)研究中常用的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法 142
7.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 143
7.1.1 原始數(shù)據(jù)矩陣的獲得 143
7.1.2 自變量篩選 144
7.1.3 數(shù)據(jù)的標(biāo)度化及濾波 144
7.2 常用的模式識(shí)別方法 146
7.2.1 無(wú)監(jiān)督的模式識(shí)別方法 146
7.2.2 有監(jiān)督的模式識(shí)別方法 152
7.3 數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng) 157
參考文獻(xiàn) 159
第8章 類脂和類脂組學(xué) 161
8.1 類脂分子的結(jié)構(gòu)和功能 162
8.1.1 非極性類脂 162
8.1.2 極性類脂 163
8.1.3 類脂代謝物 166
8.2 類脂的分子生物學(xué)[19] 166
8.2.1 表面化學(xué)和界面催化 167
8.2.2 膜類脂分子是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的前體 167
8.2.3 類脂-蛋白質(zhì)相互作用 167
8.3 類脂研究中的分析方法 168
8.3.1 類脂的提取方法 168
8.3.2 類脂的分析方法 169
8.4 ESI-MS在類脂分析中的定量方法 171
8.4.1 內(nèi)標(biāo)化合物的選擇 171
8.4.2 MS在定量分析類脂分子中存在的問(wèn)題 172
8.4.3 ESI-MS在類脂研究中的定量方法 172
8.5 類脂組學(xué)及其應(yīng)用 178
8.5.1 類脂組學(xué) 178
8.5.2 類脂組學(xué)中類脂分子識(shí)別的策略 179
8.5.3 基于質(zhì)譜技術(shù)的幾種類脂組學(xué)方法 180
8.5.4 類脂組學(xué)在微生物研究中的應(yīng)用 181
8.5.5 類脂組學(xué)在宿主-病原體相互作用研究中的應(yīng)用 182
8.5.6 類脂組學(xué)在n-3多不飽和脂肪酸影響細(xì)胞膜微區(qū)域研究中的應(yīng)用 182
8.5.7 類脂組學(xué)在疾病和藥物開(kāi)發(fā)研究中的應(yīng)用 183
8.5.8 類脂組學(xué)在功能研究中的應(yīng)用 187
8.5.9 類脂組學(xué)在藥物濫用研究中的應(yīng)用 188
8.5.10 與類脂組學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù) 189
小結(jié) 190
參考文獻(xiàn) 190
第9章 代謝組學(xué)在疾病分型和標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)研究中的應(yīng)用 195
9.1 引言 195
9.2 代謝組學(xué)用于心血管疾病嚴(yán)重程度的診斷 197
9.3 基于修飾核苷的代謝組學(xué)用于肝臟疾病的研究 201
9.3.1 代謝物的靶標(biāo)分析 202
9.3.2 順二醇類代謝物的輪廓分析 203
9.3.3 潛在標(biāo)志物的尋找 205
9.4 代謝組學(xué)用于惡性腫瘤的研究 206
9.5 代謝組學(xué)在其他疾病分型和標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)研究中的應(yīng)用 208
參考文獻(xiàn) 210
第10章 修飾核苷在癌癥診斷和隨訪中的應(yīng)用 212
10.1 概論 212
10.1.1 癌癥診斷的方法概況 212
10.1.2 腫瘤標(biāo)志物的概況 214
10.1.3 修飾核苷的來(lái)源及在癌癥患者中修飾核苷增高的根源 218
10.1.4 修飾核苷作腫瘤標(biāo)志物的可行性 221
10.2 體液中修飾核苷的分析和數(shù)據(jù)處理 222
10.2.1 體液中修飾核苷的分析 222
10.2.2 多變量可視化數(shù)據(jù)分類的方法 226
10.3 尿中核苷在惡性腫瘤診斷、治療隨訪中的應(yīng)用 239
10.3.1 尿中修飾核苷分布模式的建立 239
10.3.2 核苷作為腫瘤標(biāo)志物在多種腫瘤中的應(yīng)用研究 246
10.3.3 良性、惡性腫瘤尿中修飾核苷排放差異的研究 269
10.3.4 修飾核苷用于檢測(cè)手術(shù)和治療效果的評(píng)價(jià) 271
10.3.5 化療對(duì)尿中核苷排放水平的影響 273
10.3.6 尿中核苷作腫瘤標(biāo)志物實(shí)際應(yīng)用范例 274
參考文獻(xiàn) 276
第11章 代謝組學(xué)在糖尿病研究中的應(yīng)用 281
11.1 基于GC的有機(jī)酸輪廓分析對(duì)2型糖尿病研究 282
11.1.1 實(shí)驗(yàn)部分 282
11.1.22 型糖尿病的有機(jī)酸輪廓分析 283
小結(jié) 286
11.2 尿樣“全”指紋分析及應(yīng)用于科素亞對(duì)糖尿病的療效評(píng)價(jià) 286
11.2.1 實(shí)驗(yàn)部分 286
11.2.2 科素亞對(duì)糖尿病的療效 287
小結(jié) 292
11.32 型糖尿病中血漿磷脂代謝輪廓分析和標(biāo)記物的識(shí)別 293
11.3.1 實(shí)驗(yàn)部分 293
11.3.22 型糖尿病中血漿磷脂代謝輪廓和標(biāo)志物 294
小結(jié) 303
11.4 血清中脂肪酸的靶標(biāo)分析方法用于2型糖尿病患者與正常人的區(qū)分 304
11.4.1 實(shí)驗(yàn)部分 304
11.4.2 結(jié)果與討論 307
小結(jié) 311
參考文獻(xiàn) 311
第12章 代謝組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中的應(yīng)用 313
12.1 簡(jiǎn)介 313
12.2 代謝組學(xué)全組分分析在營(yíng)養(yǎng)學(xué)中的應(yīng)用 314
12.2.1 代謝組學(xué)用于食物和營(yíng)養(yǎng)對(duì)機(jī)體影響的評(píng)價(jià) 315
12.2.2 腸道菌群與宿主的相互作用 320
12.3 代謝輪廓分析及代謝物靶標(biāo)分析在營(yíng)養(yǎng)學(xué)中的應(yīng)用 322
12.4 代謝組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中的應(yīng)用展望 323
參考文獻(xiàn) 323
第13章 代謝組學(xué)與藥物研究 326
13.1 藥物開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 326
13.3 代謝組學(xué)在動(dòng)物模型評(píng)估方面的應(yīng)用 330
13.4 代謝組學(xué)在藥物安全性研究中的應(yīng)用 333
13.4.1 代謝組學(xué)在藥物毒性研究中的應(yīng)用概況及其特點(diǎn) 333
13.4.2 COMET計(jì)劃介紹 336
13.5 代謝組學(xué)在中藥研發(fā)中的應(yīng)用 339
13.5.1 代謝組學(xué)在中藥質(zhì)量研究中的應(yīng)用 340
13.5.2 代謝組學(xué)在中藥藥效研究中的應(yīng)用 347
13.5.3 代謝組學(xué)在中藥安全性研究中的應(yīng)用 350
參考文獻(xiàn) 351
第14章 代謝組學(xué)在植物研究中的應(yīng)用 354
14.1 功能基因組時(shí)代的植物代謝組學(xué) 354
14.1.1 植物功能基因組學(xué) 354
14.1.2 植物代謝組學(xué) 354
14.1.3 植物代謝工程簡(jiǎn)介 356
14.2 植物代謝組的分析 357
14.2.1 植物樣品的保存和預(yù)處理方法 357
14.2.2 植物代謝組的分析檢測(cè) 364
14.2.3 代謝組學(xué)研究的數(shù)據(jù)處理 365
14.3 植物代謝組學(xué)的應(yīng)用 366
14.3.1 植物代謝指紋圖譜及輪廓分析應(yīng)用實(shí)例 366
14.3.2 植物代謝分析應(yīng)用實(shí)例——多維色譜/聯(lián)用技術(shù) 372
14.3.3 轉(zhuǎn)基因植物及受環(huán)境影響植物代謝分析應(yīng)用實(shí)例 379
14.4 植物代謝組學(xué)的未來(lái)——主要問(wèn)題與發(fā)展前景 384
參考文獻(xiàn) 385
第15章 代謝組學(xué)在微生物學(xué)中的應(yīng)用 387
15.1 概述 388
15.2 微生物代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 388
15.2.1 代謝組學(xué)的優(yōu)勢(shì) 388
15.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則 389
15.2.3 分析平臺(tái) 393
15.3 代謝組學(xué)在工業(yè)微生物學(xué)中的應(yīng)用 398
15.4 代謝組學(xué)在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)中的應(yīng)用 402
15.5 代謝組學(xué)在環(huán)境微生物學(xué)中的應(yīng)用 406
15.6 展望 407
參考文獻(xiàn) 408
第16章 代謝組學(xué)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用 410
16.1 簡(jiǎn)介 410
16.2 代謝組學(xué)用于脊椎動(dòng)物環(huán)境毒物暴露及其代謝的研究 411
16.2.1 環(huán)境中重金屬污染對(duì)脊椎動(dòng)物的毒性作用研究 411
16.2.2 環(huán)境中有機(jī)污染物對(duì)脊椎動(dòng)物的毒性作用研究
16.3 代謝組學(xué)用于無(wú)脊椎動(dòng)物環(huán)境毒物暴露及其代謝的研究
16.4 環(huán)境代謝組學(xué)的發(fā)展前景
參考文獻(xiàn)