代谢物组学

代谢物组学是对涉及代谢物、小分子底物、中间体和细胞代谢产物的化学过程的科学研究。 具体来说，代谢组学是对特定细胞过程留下的独特化学指纹的系统研究，是对它们的小分子代谢物概况的研究。 代谢组代表生物细胞、组织、器官或有机体中的完整代谢物集，它们是细胞过程的最终产物。 信使 RNA (mRNA)、基因表达数据和蛋白质组学分析揭示了细胞中产生的一组基因产物，这些数据代表了细胞功能的一个方面。 相反，代谢分析可以提供该细胞生理学的瞬时快照，因此，代谢组学提供了生物体生理状态的直接功能读数。 代谢组和其他细胞群（基因组、转录组、蛋白质组和脂质组）之间确实存在可量化的相关性，可用于预测生物样本中的代谢物丰度，例如 mRNA 丰度。 系统生物学的最终挑战之一是将代谢组学与所有其他组学信息相结合，以更好地理解细胞生物学。

罗杰·威廉姆斯 (Roger Williams) 在 20 世纪 40 年代后期提出了个体可能具有可以反映在其生物体液构成中的代谢特征的概念，他使用纸色谱法表明尿液和唾液中的特征性代谢模式与精神分裂症等疾病有关 . 然而，只有通过 1960 年代和 70 年代的技术进步，定量（而不是定性）测量代谢特征才变得可行。 术语代谢概况由 Horning 等人引入。 1971 年，他们证明了气相色谱-质谱法 (GC-MS) 可用于测量人体尿液和组织提取物中存在的化合物。 Horning 小组与 Linus Pauling 和 Arthur B. Robinson 小组一起领导了 GC-MS 方法的开发，以监测整个 1970 年代尿液中存在的代谢物。

同时，在 1940 年代发现的 NMR 光谱学也在快速发展。 1974 年，Seeley 等人。 证明了使用核磁共振检测未修饰生物样品中代谢物的效用。 这项关于肌肉的xxx项研究突出了 NMR 的价值，因为它确定了 90% 的细胞 ATP 与镁复合。 随着更高磁场强度和魔角旋转的发展，灵敏度得到提高，NMR 仍然是研究新陈代谢的xxx分析工具。 最近将 NMR 用于代谢组学的努力主要是由 Jeremy K. Nicholson 在伦敦大学伯克贝克学院和后来在伦敦帝国理工学院的实验室推动的。 1984 年，Nicholson 表明 1H NMR 波谱有可能用于诊断糖尿病，后来率先将模式识别方法应用于 NMR 波谱数据。

1995 年，Gary Siuzdak 与 Richard Lerner（当时的斯克里普斯研究所所长）和 Benjamin Cravatt 合作进行了液相色谱质谱代谢组学实验，以分析睡眠不足动物的脑脊髓液。 观察到一种特别感兴趣的分子油酰胺，后来证明它具有诱导睡眠的特性。 这项工作是最早在代谢组学中结合液相色谱和质谱的此类实验之一。

2005 年，斯克里普斯研究所的 Siuzdak 实验室开发了xxx个代谢组学串联质谱数据库 METLIN，用于表征人类代谢物。 METLIN 自此发展壮大，截至 2019 年 7 月 1 日，METLIN 包含超过 450,000 种代谢物和其他化学实体，每种化合物都具有从分子标准在多个碰撞能量和正负电离模式下生成的实验串联质谱数据。 METLIN 是同类中xxx的串联质谱数据存储库。

2005 年也是专业学术期刊《代谢动物组学》首次面世的一年，该期刊由现任主编罗伊·古达克 (Roy Goodacre) 创立。

2005 年，Siuzdak 实验室致力于识别与败血症相关的代谢物，并努力解决在数百个 LC/MS 数据集中统计识别最相关失调代谢物的问题，开发了xxx个算法以允许非线性对齐 质谱代谢组学数据。 称为 XCMS，其中 X 代表任何色谱技术，自（2012 年）以来，它已开发为在线工具，截至 2019 年（与 METLIN 一起）拥有超过 30,000 名注册用户。