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脂质组学:全新角度探索生命奥秘

日期:2018-08-09 00:17:52 来源: 转化医学网 点击:

万事万物都存在着辩证,尽管我们对高血脂深恶痛绝,心痛它对我们身体的摧残。但脂质却又是人体无法舍弃的重要组成,少了它,生命将一团乱麻以至于终止。每一个细胞都含有磷脂,在脑、神经、肝中含量特别高,这些都是生命活动最旺盛的器官。

脂质调节细胞生长、分化、衰老、死亡;脂质和智力、记忆密切相关;脂质影响包括肿瘤在内的诸多各类疾病的发生发展。所有生命活动都有脂质的影子。

20 世纪,随着基因组学、转录组学和蛋白质组学的发展疾如闪电,为了全面了解生命现象,功能基因组学、代谢组学也应运而生。脂质组学,原本隶属于代谢组学,也因为飞速发展,2003 年国际上正式提出了脂质组学这一新的前沿研究领域,从代谢组学中独立出来。

脂质组学:全新角度看生命

血浆中约70%的代谢物是脂类,脂类代谢是动植物的第一大类代谢。加上质谱法的广泛应用,大大加速了脂质组学的发展,脂质组学已成为代谢组学中最为活跃的研究领域之一。

2016年5月,中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所的研究人员证实,BTG1通过减少硬脂酰辅酶A 去饱和酶1(SCD1)丰度,改变肝脂质代谢改善了脂肪肝。(Science Signaling)

俄亥俄州立大学综合癌症中心- Arthur G. James癌症医院与Richard J. Solove研究所(OSUCCC - James)的研究人员,发现了癌细胞利用来生成脂质的一个关键信号通路,其通过整合致癌信号,燃料利用率和脂质合成,支持了细胞分裂和快速的肿瘤生长。(2015年11月9日,Cancer Cell)。

来自清华大学生命科学学院的研究人员报告称,他们证实CREB转录共激活因子CRTC2通过调控SREBP1控制了肝脏脂质代谢。(2015年7月6日,Nature)。

浙江中医药大学的韩贤林教授并在指出,机体内存在数千种脂质,它们的代谢通过许多的信号通路和网络相互交织在一起。影响了正常生命活动和疾病发生发展。

特别值得一提的是,第一篇脂质组学的文献也是韩贤林教授发表的,2003年,在journal of lipid research上。

脂质组学可以筛选biomarker,用于疾病诊断、疾病分期/分型、预后判断。在药物治疗上也有建树,如研发聚酮类抗微生物、抗寄生虫和抗肿瘤药物。和其他组学结合,能更完整阐明疾病在各个层面的变化已经相互关联。脂质组学现已广泛应用于各种临床疾病的研究,如:神经、消化、心血管、内分泌、免疫等系统的疾病,肿瘤更是研究的重点。

目前脂质组学研究的主要内容包括:脂质及其代谢物分析鉴定;脂质功能与代谢调控(包括关键基因/蛋白质/酶) ;脂质代谢途径及网络三方面。特别是期望在未来的几年实现脂质组学研究的突破进展:

a.规模性、高精度分析鉴定体液脂质代谢物及其与重要疾病的关系;

b.细胞及其区域性脂质组的动态变化与细胞功能异常的关系;

c.胆固醇及其氧化修饰加工的代谢调控与相关代谢性疾病的关系;

d.脂肪酸类的代谢调控与相关代谢性疾病的关系;

e.脂质组及其代谢调控与生命必需的基础膜结构关系;

f.脂质代谢物及其代谢途径与相关药物的研发基础.

建立提取和分离的标准、开发软件和数据库、代谢途径及网络的深入研究以及相关生物信息学技术系统的建立和完善,是亟待解决的三方面问题。

很多数学模型应用于脂质组学、代谢组学的生信分析,但代谢物的定性定量还是存在着极大的挑战。近年来新出现一种独有专利的“广泛靶向代谢组”技术,整合了非靶向和靶向代谢物检测技术优点的新型代谢组检测技术,实现了高通量、高灵敏、广覆盖的靶向代谢物检测,一次定性、定量检测到生物样本中600+代谢物,可发现更多化合物,更容易发现biomarker,覆盖KEGG中95%以上pathway,功能研究更加容易。有研究人员将这一技术应用到脂质组学上,开发了“广泛靶向脂质组学”,可以一次性稳定检测上千种脂质,为研究脂质对机体的重要功能提供了新方法。


脂质组学解析肿瘤发病机制

在一项新的研究中,来自美国普渡大学、西北大学和印第安纳大学的研究人员发现一种代谢特征对启动肿瘤形成的“癌干细胞”的正常运转是至关重要的。研究人员利用一种化学物抑制脂肪酸去饱和酶的活性,降低这些细胞的“干性(stemness)”,降低致命性,有效地清除卵巢癌干细胞,阻止实验室培养物中的球状体形成和阻断实验室小鼠体内的肿瘤启动。(2016年12月29日在线发表,Cell Stem Cell)

中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所许琛琦团队和李伯良团队最新发现,抑制胆固醇酯化能够增强CD8+ T细胞(也被称作杀伤性T细胞)的抗肿瘤活性。

研究人员发现抑制胆固醇酯化酶ACAT1能够增加细胞质膜上的胆固醇水平,因而促进T细胞信号转导和杀伤过程。ACAT1的一种小分子抑制剂阿伐麦布(avasimibe)已被用来治疗肿瘤模式小鼠体内的癌症,而且表现出良好的抗肿瘤效果。组合使用阿伐麦布和作为一种免疫检查点阻断药物的抗PD-1抗体表现出更好的抗肿瘤效果。这项研究开创癌症免疫疗法新领域,并且鉴定出ACAT1是一种大有希望的药物靶标。

尽管充满挑战,研究人员仍然坚信,通过对某些代谢产物进行分析,寻找疾病的生物标记物,将为疾病诊断提供新的方法。(



(责任编辑:sgx)

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