代谢组学及其技术规范PPT课件
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《植物代谢组学》课件
代谢物的提取与分离
提取方法
根据不同植物组织和代谢物的特性，选择合适的溶剂进行提 取。
分离纯化
通过色谱、电泳等技术对提取的代谢物进行分离纯化，提高 检测的准确性。
代谢物的检测与分析
检测方法
采用质谱、核磁共振等技术对分离纯化的代谢物进行检测。
数据分析
对检测到的代谢物进行定性和定量分析，确定其分子量和组成。
数据处理与解析
数据预处理
对原始数据进行清洗、去噪和归一化 处理，提高数据质量。
统计分析
采用统计分析方法，对数据进行深入 挖掘和解析，揭示代谢物之间的相互 关系和变化规律。
植物代谢组学的应
03
用
在植物生理生化研究中的应用
代谢物鉴定与分类
通过代谢组学方法，对植物中的代谢物进行鉴定和分类，有助于深入了解植物的生理生化过程。
随着研究的深入，人们将更加关注植物代谢物在环境和生 物胁迫下的动态变化，揭示其在植物生命活动中的调控机 制。
未来植物代谢组学的研究将更加注重实际应用，将研究成 果转化为农业生产中的实用技术和方法，为农业可持续发 展提供有力支持。
THANKS.
VS
生物农药与生物肥料开发
通过代谢组学技术分析植物与微生物之间 的相互作用，有助于开发新型生物农药和 生物肥料，促进绿色农业的发展。
植物代谢组学的研
04
究展望
提高检测灵敏度与特异性
总结词
随着代谢组学技术的发展，提高检测灵敏度 和特异性是未来的重要研究方向，这将有助 于发现更多低丰度代谢物，更准确地解析植 物代谢过程。
特点
具有系统性、复杂性、动态性等 特点，能够全面揭示植物体内代 谢物质的变化规律，为植物生理 生化研究提供有力支持。
代谢组学ppt课件
簇类分析(Hierarchical Cluster Analysis ,HCA) 簇类的独立软模式分类法(Soft In- dependent Modeling of Class Analogy， SIMCA)、PLS-DA (PLSDiscriminant Analysis) 、人工神经网络 (Artificial Neural Network，ANN) 等
4
2 代谢组学的概念
在新陈代谢的动态进程中,系统地研究代 谢产物的变化规律,揭示机体生命活动代 谢本质的科学。
5
Metabonomics ---英 Jeremy K.Nicholson 20世纪
90年代
生命体系对病理生理刺激或遗传改造所产生的 动态,多指标代谢响应的定量测定.
Metabolomics ---Oliver Fiehn需要,可将 组织行甲醇除蛋白、庚烷除脂肪及冻干等处 理),加至质谱仪,经历汽化,离子化、加速分离 及检测分析后即可得出相应代谢产物或是代谢 组的图谱。图谱中每个峰值对应着相应的分子 量,结合进一步的检测分析可以部分鉴定出化 学成分以及半定量关系。
34
(3)常用的其他一些分析技术
代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学 技术的核心部分,最常用的方法是有两种
NMR 质谱(MS)
28
(1)核磁共振技术
原理
核磁共振技术核磁共振是原子核的磁矩在恒定 磁场和高频磁场同时作用，且满足一定条件时 所发生的共振吸收现，是一种利用原子核在磁 场中的能量变化来获得关于核信息的技术. 生 命科学领域中常用的有三种
气相色谱(GC) 高效液相色谱仪(HPLC) 高效毛细管电泳(HPCE)
往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。 敏感性及分辨率提高,“假阳性”率也就越大
4
2 代谢组学的概念
在新陈代谢的动态进程中,系统地研究代 谢产物的变化规律,揭示机体生命活动代 谢本质的科学。
5
Metabonomics ---英 Jeremy K.Nicholson 20世纪
90年代
生命体系对病理生理刺激或遗传改造所产生的 动态,多指标代谢响应的定量测定.
Metabolomics ---Oliver Fiehn需要,可将 组织行甲醇除蛋白、庚烷除脂肪及冻干等处 理),加至质谱仪,经历汽化,离子化、加速分离 及检测分析后即可得出相应代谢产物或是代谢 组的图谱。图谱中每个峰值对应着相应的分子 量,结合进一步的检测分析可以部分鉴定出化 学成分以及半定量关系。
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(3)常用的其他一些分析技术
代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学 技术的核心部分,最常用的方法是有两种
NMR 质谱(MS)
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(1)核磁共振技术
原理
核磁共振技术核磁共振是原子核的磁矩在恒定 磁场和高频磁场同时作用，且满足一定条件时 所发生的共振吸收现，是一种利用原子核在磁 场中的能量变化来获得关于核信息的技术. 生 命科学领域中常用的有三种
气相色谱(GC) 高效液相色谱仪(HPLC) 高效毛细管电泳(HPCE)
往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。 敏感性及分辨率提高,“假阳性”率也就越大
《代谢组学许国旺》课件
许国旺教授的学术贡献
许国旺教授的生平简介
出生地与出生日期
工作经历
许国旺教授出生于中国浙江省，具体 的出生日期为XXXX年XX月XX日。
许国旺教授在XXXX年开始其教学生 涯，先后在XXXX大学和XXXX大学任 教。
教育背景
许国旺教授在XXXX年毕业于XXXX大 学，获得学士学位。之后，他前往 XXXX留学，获得博士学位。
代谢组学在生物医学领域的应用
代谢组学在疾病诊断中的应用
代谢组学在疾病诊断中具有重要作用， 通过对生物体代谢产物的检测和分析， 可以发现异常代谢标志物，为疾病的早 期诊断提供依据。
代谢组学技术可以检测血液、尿液等生物样 本中的代谢产物，通过比对正常与异常代谢 产物的差异，有助于发现潜在的疾病风险和 早期预警指标。
体外研究方法包括代谢组学高通量筛 选、代谢组学生物信息学分析、代谢 组学单细胞分析等。这些方法可以帮 助研究者从更宏观的角度了解生物体 的代谢变化，从而为药物研发、疾病 诊断和治疗提供有力支持。
代谢组学的研究技术
代谢组学的研究技术主要包括色谱法、质谱法、核磁 共振波谱法、毛细管电泳法等。这些技术可以帮助研 究者分离和鉴定生物体内的代谢产物，从而了解生物 体的代谢机制和调控规律。
代谢组学的研究内容
01
代谢产物的检测与 分析
研究生物体在不同生理或病理状 态下代谢产物的种类、含量及其 变化规律。
02
代谢调控机制
探讨基因、酶、激素等对代谢过 程的调控作用，以及代谢产物之 间的相互作用。
03
生物标记物的发现 与应用
寻找与疾病发生、发展相关的代 谢标记物，为疾病的早期诊断、 治疗和预后评估提供依据。
代谢组学研究的伦理和社会问题
随着代谢组学的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也逐渐凸显，需 要加强相关法规和伦理规范的建设。
许国旺教授的生平简介
出生地与出生日期
工作经历
许国旺教授出生于中国浙江省，具体 的出生日期为XXXX年XX月XX日。
许国旺教授在XXXX年开始其教学生 涯，先后在XXXX大学和XXXX大学任 教。
教育背景
许国旺教授在XXXX年毕业于XXXX大 学，获得学士学位。之后，他前往 XXXX留学，获得博士学位。
代谢组学在生物医学领域的应用
代谢组学在疾病诊断中的应用
代谢组学在疾病诊断中具有重要作用， 通过对生物体代谢产物的检测和分析， 可以发现异常代谢标志物，为疾病的早 期诊断提供依据。
代谢组学技术可以检测血液、尿液等生物样 本中的代谢产物，通过比对正常与异常代谢 产物的差异，有助于发现潜在的疾病风险和 早期预警指标。
体外研究方法包括代谢组学高通量筛 选、代谢组学生物信息学分析、代谢 组学单细胞分析等。这些方法可以帮 助研究者从更宏观的角度了解生物体 的代谢变化，从而为药物研发、疾病 诊断和治疗提供有力支持。
代谢组学的研究技术
代谢组学的研究技术主要包括色谱法、质谱法、核磁 共振波谱法、毛细管电泳法等。这些技术可以帮助研 究者分离和鉴定生物体内的代谢产物，从而了解生物 体的代谢机制和调控规律。
代谢组学的研究内容
01
代谢产物的检测与 分析
研究生物体在不同生理或病理状 态下代谢产物的种类、含量及其 变化规律。
02
代谢调控机制
探讨基因、酶、激素等对代谢过 程的调控作用，以及代谢产物之 间的相互作用。
03
生物标记物的发现 与应用
寻找与疾病发生、发展相关的代 谢标记物，为疾病的早期诊断、 治疗和预后评估提供依据。
代谢组学研究的伦理和社会问题
随着代谢组学的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也逐渐凸显，需 要加强相关法规和伦理规范的建设。
代谢组学.ppt
Metabolomics 精髓：对一个生物系统在给定 时间和给定条件下所有小分子代谢物质的定量分 析。
着重研究单个细胞或细胞类型中所有的小分 子成分和波动规律, 细胞代谢组学。多用于植 物和微生物系统。 Metabonomics：定量描述生物内源性代谢物质 的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学 Metabolomics是Metabonomics的一个组成部分
蛋白组学：研究由生物系统表达的蛋白质及由 外部刺激引起的差异 。
代谢组学：研究生物体系（细胞，组织或生物 体）受外部刺激所产生的所有代谢产物的变化， 是结构基因组学和蛋白组学的延伸 。
中英联合实验室
4
测序技术的进步，大规模基因组测序成为可能 genomics
表达序列标签EST、微阵列、基因表达连续分析 SAGE，转录组学transcriptomics
中英联合ห้องสมุดไป่ตู้验室
18
代谢组学的发展
中英联合实验室
19
代谢产物的分析层次
Oliver Fiehn 将对生物体系的代谢产物分析分为4个层次：
• 1）代谢物靶标分析（Metabolite target analysis）： 某个或某几个特定组分的分析；
• 2）代谢轮廓分析（Metabolic profiling）：少数预设的 一些代谢产物的定量分析，如某一类结构、性质相关的化 合物或某一代谢途径的所有中间产物或多条代谢途径的标 志性组分；
生 物 体 系 中 所 有 蛋 白 及 其 功 能 的 蛋 白 组 学 proteomics
研究代谢产物的变化和代谢途径的代谢组学 metabolomics
中英联合实验室
5
基因组学、转录组学和蛋白组学的局限性：
《代谢组学介绍》课件
代谢组学的研究内容
代谢产物的检测与
鉴定
通过高通量检测技术，对生物体 内的代谢产物进行定性和定量分 析，了解代谢产物的种类和含量 。
代谢产物的变化规
律
研究生物体在生理、病理或环境 因素刺激下，代谢产物的变化规 律及其与生物功能的关系。
代谢调控机制
探讨代谢产物的合成、分解、转 化等过程，揭示代谢调控的机制 和规律。
跨学科融合
代谢组学与生物信息学、人工智能等领域的交叉融合，将有助于从海量数据中挖掘出更 具有预测性和指ห้องสมุดไป่ตู้意义的生物标志物。
应用领域拓展
代谢组学在药物研发、毒理学、营养学等领域的应用将不断拓展，为相关领域的研究提 供新的思路和方法。
未来代谢组学的研究方向
提高检测灵敏度和特异性
进一步改进和完善代谢组学技术，提高检测灵敏度和特异性，是未 来研究的重要方向之一。
代谢组学研究的新方法与新技术
代谢组学研究的新方法
随着技术的不断发展，代谢组学研究的方法也在不断更新。近年来，新的研究方法如基于质谱的代谢组学、核磁 共振代谢组学和代谢组学数据分析方法等得到了广泛应用。这些新方法提高了代谢组学研究的灵敏度、特异性和 可重复性，为代谢组学研究提供了更可靠的工具。
代谢组学研究的新技术
代谢组学在个体化医疗和精准医学方 面具有广阔的应用前景。通过对个体 代谢产物的差异进行分析，可以为个 体化医疗和精准医学提供更准确的诊 断和治疗方案。
代谢组学与其他领域的交叉研究
营养学与代谢组学
营养学与代谢组学的交叉研究对于了解营养物质在生物体内的代谢过程和作用机制具有重要意义。通 过代谢组学的研究，可以深入了解不同营养物质对生物体代谢的影响，为营养学提供更科学的基础。
代谢组学医学课件
发展和转移的关系。
通过代谢组学的研究，可以发现癌症的早期预警标志物、疗效评估指标 以及潜在的治疗靶点，为癌症的诊断和治疗提供新的思路和方法。
糖尿病代谢组学研究
糖尿病代谢组学研究主要关注糖代谢、脂肪代谢、蛋 白质代谢、维生素和矿物质代谢等方面的变化，以及 这些变化与糖尿病并发症的关系。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
代谢组学实验设计原则
01
02
03
04
样本代表性
选择的生物样本应具有代表性 ，能够反映整体群体的代谢特
征。
实验可重复性
实验设计应确保可重复性，以 便验证结果的可靠性和稳定性
。
控制无关变量
应控制实验中的无关变量，以 减小其对实验结果的影响。
对照设置
合理设置对照组，以便更好地 比较不同组之间的代谢差异。
质谱技术（MS）
通过测量代谢产物的质量，来确定其成分和结构，具有高灵敏度和高 分辨率的特点。
气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）
结合了气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，适用于复杂生物样本 中代谢产物的分析。
高效液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）
适用于分析热不稳定、极性或大分子量代谢产物，具有高分离效能和 鉴定能力。
THANKS
谢谢您的观看
探索代谢组学与其他组学的整合分析方法
代谢组学研究需要与其他组学研 究相结合，以更全面地了解生物
系统的复杂性和动态性。
探索代谢组学与基因组学、转录 组学、蛋白质组学等其他组学的 整合分析方法，建立多组学数据
分析平台。
通过代谢组学的研究，可以发现癌症的早期预警标志物、疗效评估指标 以及潜在的治疗靶点，为癌症的诊断和治疗提供新的思路和方法。
糖尿病代谢组学研究
糖尿病代谢组学研究主要关注糖代谢、脂肪代谢、蛋 白质代谢、维生素和矿物质代谢等方面的变化，以及 这些变化与糖尿病并发症的关系。
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代谢组学实验设计原则
01
02
03
04
样本代表性
选择的生物样本应具有代表性 ，能够反映整体群体的代谢特
征。
实验可重复性
实验设计应确保可重复性，以 便验证结果的可靠性和稳定性
。
控制无关变量
应控制实验中的无关变量，以 减小其对实验结果的影响。
对照设置
合理设置对照组，以便更好地 比较不同组之间的代谢差异。
质谱技术（MS）
通过测量代谢产物的质量，来确定其成分和结构，具有高灵敏度和高 分辨率的特点。
气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）
结合了气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，适用于复杂生物样本 中代谢产物的分析。
高效液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）
适用于分析热不稳定、极性或大分子量代谢产物，具有高分离效能和 鉴定能力。
THANKS
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探索代谢组学与其他组学的整合分析方法
代谢组学研究需要与其他组学研 究相结合，以更全面地了解生物
系统的复杂性和动态性。
探索代谢组学与基因组学、转录 组学、蛋白质组学等其他组学的 整合分析方法，建立多组学数据
分析平台。
代谢组学的应用PPT课件
（四）数据分析与表征
①主成分分析技术（PCA） ②偏最小二乘法-判别分析技术（PLS-DA）
一、代谢组学概况
(五)代谢通路分析
代谢组学通过代谢产物的量化表达来追踪机体 固有代谢通路的变化，以通过代谢通路的调节表 达规律来阐明机体生理病理变化的实质和规律。
(六)代谢组学涵盖以下几个层次：
①代谢物靶标分析； ②代谢产物谱分析； ③代谢指纹图谱分析； ④代谢组学分析； ⑤代谢表型分析；
三、代谢组学在中药领域的应用
5 代谢组学与中药单味药和方剂的研究
目前，代谢组学在中药单味药研究中应用比较广泛，应用代谢组 学的方法可以推测发生改变的内源性代谢物和发生异常的代谢通路， 从而阐明药物的作用机制。
中药方剂通过多途径、多靶点的协同、将药效进行整合，从而在 一些 复杂疾病的治疗中体现出优于单成分、单靶点药物的疗效优势， 但其作用机制不明，这也是制约其发展的瓶颈。利用代谢组学的整 体综合信息来研究方药的作用机制具有优势。
7
筛选中药种质资源
生物的个体特征除决定于先天遗传因素外，还受其存环境的诸多影 响，这些内外因素决定了生物个体的总体特征——代谢表型。应用代 谢组学技术研究中药种质资源代谢表型，将为中药资源的可持续发展 和利用提供科学根据和保障。
展望：
进入后基因组时代后，代谢组学作为一门新技术在 中医药方面的重要性越来越明显。同时代谢组学在方 法学上具有融整体、动态、综合、分析于一体的特点， 符合中药整体性原则。可以预见，代谢组学将成为中 药现代研究的一种重要的技术手段。
代谢组学研究可对各原料药有效成分进行动态监测，从而克服采 用不同原料药材的中药成品质量不稳定的弊端，并对道地药材进行指纹 图谱水平鉴别。
２
代谢组学与中药整体疗效、药效物质基础及 作用机制的研究
①主成分分析技术（PCA） ②偏最小二乘法-判别分析技术（PLS-DA）
一、代谢组学概况
(五)代谢通路分析
代谢组学通过代谢产物的量化表达来追踪机体 固有代谢通路的变化，以通过代谢通路的调节表 达规律来阐明机体生理病理变化的实质和规律。
(六)代谢组学涵盖以下几个层次：
①代谢物靶标分析； ②代谢产物谱分析； ③代谢指纹图谱分析； ④代谢组学分析； ⑤代谢表型分析；
三、代谢组学在中药领域的应用
5 代谢组学与中药单味药和方剂的研究
目前，代谢组学在中药单味药研究中应用比较广泛，应用代谢组 学的方法可以推测发生改变的内源性代谢物和发生异常的代谢通路， 从而阐明药物的作用机制。
中药方剂通过多途径、多靶点的协同、将药效进行整合，从而在 一些 复杂疾病的治疗中体现出优于单成分、单靶点药物的疗效优势， 但其作用机制不明，这也是制约其发展的瓶颈。利用代谢组学的整 体综合信息来研究方药的作用机制具有优势。
7
筛选中药种质资源
生物的个体特征除决定于先天遗传因素外，还受其存环境的诸多影 响，这些内外因素决定了生物个体的总体特征——代谢表型。应用代 谢组学技术研究中药种质资源代谢表型，将为中药资源的可持续发展 和利用提供科学根据和保障。
展望：
进入后基因组时代后，代谢组学作为一门新技术在 中医药方面的重要性越来越明显。同时代谢组学在方 法学上具有融整体、动态、综合、分析于一体的特点， 符合中药整体性原则。可以预见，代谢组学将成为中 药现代研究的一种重要的技术手段。
代谢组学研究可对各原料药有效成分进行动态监测，从而克服采 用不同原料药材的中药成品质量不稳定的弊端，并对道地药材进行指纹 图谱水平鉴别。
２
代谢组学与中药整体疗效、药效物质基础及 作用机制的研究
代谢组学及其技术规范PPT课件
变化因素
在4℃凝结 在25℃凝结
抗凝剂
离心时间 血清储存于4℃ 血清储存于25℃ 血浆储存于4℃ 血浆储存于25℃ 血清储存于-80℃ 冷冻/解冻循环
1, 6, 24 h I, 6, 24 h 肝素钠 vs. EDTA vs.柠檬酸钠
I5 min vs. 30min 6, 12, 24, 48 h 6, 12, 24, 48 h 6, 12, 24, 48 h 6, 12, 24, 48 h 1, 3, 6个月 1, 5, 10次
2.3 数据处理
1. • 导入原始的连续数据集 2. • 峰对齐，纠正不同分析运行间的保留时间偏移
• 色谱峰归一化，以便在不同样品运行间进行比较
3. 4. • 色谱峰检测(峰选择) 5. • 离子去卷积，按化合物将离子分组 6. • 利用已有的定制数据库进行化合物鉴定 7. • 执行数据分析
22/45
10/45
噪取正音与在交信实P偏息验L（S，有最-DO最关小AP基大 的L二S础化变乘-D上程化-A判，度来）去地寻别除提找分析
两组之间的差异代谢物。
SIMICA-P MATLAB
代谢物的鉴定
11/45
NMR
经验解谱（一维和二维核磁谱图结合） HMDB数据库 现有文献
标品对照
GC-MS NIST数据库
图1 各组人体血浆样本GC-MS总离子色谱图（TIC）
图4 抑郁症患者服药前后样本（训练集）OPLS-DA散点图(a)以及相应的S-plot图（b）；
抑郁症患者服药前后样本（验证集）OPLS-DA散点图（c）以及相应的相应的S-plot图（d）
33/45
33/48
差异代谢物及相关代谢通路分析
乙醛酸和二羧酸盐代谢
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9/45
多元统计分析
可以在不具备样品任 何分组信息的情况下对 数据进行降维处理，使 得样本代谢表型的内在 关系变得可视化。
主成分分析 （PCA）
聚类 分析
偏最小二乘-判别分析 （PLS-DA）
在明确样品分类信息的 前提下，寻找已知组别间的 变量差异或变量之间的相关 关系，找出样品分离的最大 差异，从而最大程度地反映 分类组别之间的差异。
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噪取正音与在交信实P偏息验L（S，有最-DO最关小AP基大 的L二S础化变乘-D上程化-A判，度来）去地寻别除提找分析
两组之间的差异代谢物。
SIMICA-P MATLAB
代谢物的鉴定
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NMR
经验解谱（一维和二维核磁谱图结合） HMDB数据库 现有文献
标品对照
GC-MS NIST数据库
ROC曲线分析
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ROC曲线用于临床诊断：
ROC曲线下的面积值在 1.0 和 0.5 之 间 。 在 AUC>0.5 的 情 况 下 ， AUC越接近于1，说明诊 断 效 果 越 好 。 AUC 在 0.5-0.7时有较低准确性， AUC 在 0.7~0.9 时 有 一 定 准 确 性 ， AUC 在 0.9 以 上 时有较高准确性。 AUC=0.5 时 ， 说 明 诊 断 方法完全不起作用，无 诊 断 价 值 。 AUC<0.5 不 符合真实情况，在实际 中极少出现。
帝国理工大学（Jereny K. Nicholson)
莱顿大学（Van der Greef )
美国加州大学Davis 分校
普渡大学
杜克大学
等。 5/45
国外
中科院大连化物所（许国旺）
中科院武汉物理数学研究所（唐慧儒）
中南大学（梁逸曾）
清华大学（罗国安）
上海交通大学（贾伟）
等
国内
1.2 代谢组学分析技术
1.4 代谢组学与中医药
不良反应比较多
药物价格比较高
西医药治疗
作用靶点较单一
传统 中医 药治疗
长期用成药分风较险多大，靶点较多 不良反应较少
服药依从性不高
经验用药，配作方用灵靶活点较多 理想替代治疗
整理调节，安治全疗有价效格便宜
适合长期服用 资源丰富，价服格药便依宜从性高
不良反应相对少而轻
15/45
多元统计分析
多元统计分析是从经典统计学中发展起来的一个分支，是一种综 合分析方法，它能够在多个对象和多个指标互相关联的情况下分析它 们的统计规律。主要内容包括多元正态分布及其抽样分布、多元正态 总体的均值向量和协方差阵的假设检验、多元方差分析、直线回归与 相关、多元线性回归与相关(Ⅰ)和(Ⅱ)、主成分分析与因子分析、 判别分析与聚类分析、Shannon信息量及其应用。
1.4 代谢组学与中医药
临床诊断
生 物 标 志 物
中医理论巨系统且复杂
整体性
作用机制
代 谢 通 路
动态性
中药复方物质基础不明确 16/45
辩证性
代谢组学
1.5 代谢组学的应用
1 新药的筛选和开发 2 药物作用机制研究
3 药物毒性评价 4 疾病诊断与发生机制研究
5 植物细胞代谢பைடு நூலகம்学研究
17/45
HMDB数据库
LC-MS
标品对照 HMDB、 Mass Bank 、C-Clound数据库 已发表文献.
生物意义阐述
12/45
KEGG
HMDB
已有文献
相关分析
13/45
图6 差异代谢物含量热点图（Class 1, 健康对 照下；Class 2，抑郁症组，Class 3逍遥散组， 色带-4-4 代表代谢物含量由高到低）
代谢组学及其技术规范
目录
CONTENT
PART 1
代谢组学
PART 2
技术规范
PART 3
总结展望
PART 4
研究内容
2/45
1 代谢组学
1.1 概述 1.2 代谢组学分析技术 1.3 代谢组学数据分析与处理 1.4 代谢组学与中医药 1.5 代谢组学的应用
3/45
1.1 概述
代谢组学是继基因组学，蛋白质组学之后，从整体的角度，通 过研究生物体、器官或组织的内源性代谢物质的代谢途径及其所受 内在环境因素影响及随时间变化规律的一门新兴学科。
多元统计分析
谱峰的校准、归一化、重叠、 数据的标准化 代谢轮廓空间距离的判别
代谢物鉴定
已知及未知代谢物的鉴定 代谢物的去卷积 同分异构体的识别
图 1 基于GC-MS尿液代谢组学研究沙棘籽油的抗抑郁作用
生物学意义阐释
代谢通路的分析
7/45
谱图的采集
图3 人体血浆样本GC-MS总离子色谱图（TIC） 图4 图正5离图子负模离2式子人下模体各式组血下人各浆体组的血人1H浆体代N血M谢浆R物代谱L谢C图物-MLSC总-M离S子总流离图子流图 8/45
核心思想代：谢运物用靶现标代分析分：析某技一术类定结量构地性测质定相关生的物化体合在物不。同状态下 研（生理病代理谢状物态指、纹药分析物：干同预时前对后多等个）代参谢与物物 进行质分传析递，、不能分量离代鉴谢定具和体 究 对 象信用模息式传识导代别等谢将代物这谢轮种调廓应控分析答的：小与限分体单的定一快子内条速代生组件定分谢物下性。学物对和事质生半件即物定体相代量内关谢分特析联物定。组，组定的织位变内事化的件，代谢并发产利生物 的靶器官代，谢从组而分确析定：对生生物物标体记或物体，内表某征一或特定揭组示织生所物包体含在的特所定有代时谢间物、
的定量分析并研究该代谢物组在外界干预或病理生
环境下整体的功能状态理。条件下的动态变化规律。
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代谢组学研究现状
代谢组学自从出现以来，引起了各国科学家的极大兴趣，短短10年 来取得了突飞猛进的发展，相关科研论文发表数量从1999年的1篇到现在 每年1200多篇是数量增长，主要发表在JPR,、JCB,、PLoS ONE、JPBA 等杂志上，权威科学杂志Nature迄今已有3篇代谢组学相关文章发表。国 内CNKI也从2003年的几篇综述开始到现在已有上千篇出版，并已有相关 书籍出版。
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LC-MS
检测动态范围宽 灵敏度高 利于快速定量分析
GC-MS
灵敏度高 用于挥发性物质检测 检测动态范围窄
NMR
检测动态范围宽 快速、无损 灵敏度低
1.3 代谢组学数据分析与处理
样本的采集 样本的制备
化合物种类多样化 浓度动态范围大 理化性质复杂化
样本的分析
仪器稳定性、精密度、重现性、灵敏度 代谢物分析的全面性
多元统计分析
可以在不具备样品任 何分组信息的情况下对 数据进行降维处理，使 得样本代谢表型的内在 关系变得可视化。
主成分分析 （PCA）
聚类 分析
偏最小二乘-判别分析 （PLS-DA）
在明确样品分类信息的 前提下，寻找已知组别间的 变量差异或变量之间的相关 关系，找出样品分离的最大 差异，从而最大程度地反映 分类组别之间的差异。
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噪取正音与在交信实P偏息验L（S，有最-DO最关小AP基大 的L二S础化变乘-D上程化-A判，度来）去地寻别除提找分析
两组之间的差异代谢物。
SIMICA-P MATLAB
代谢物的鉴定
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NMR
经验解谱（一维和二维核磁谱图结合） HMDB数据库 现有文献
标品对照
GC-MS NIST数据库
ROC曲线分析
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ROC曲线用于临床诊断：
ROC曲线下的面积值在 1.0 和 0.5 之 间 。 在 AUC>0.5 的 情 况 下 ， AUC越接近于1，说明诊 断 效 果 越 好 。 AUC 在 0.5-0.7时有较低准确性， AUC 在 0.7~0.9 时 有 一 定 准 确 性 ， AUC 在 0.9 以 上 时有较高准确性。 AUC=0.5 时 ， 说 明 诊 断 方法完全不起作用，无 诊 断 价 值 。 AUC<0.5 不 符合真实情况，在实际 中极少出现。
帝国理工大学（Jereny K. Nicholson)
莱顿大学（Van der Greef )
美国加州大学Davis 分校
普渡大学
杜克大学
等。 5/45
国外
中科院大连化物所（许国旺）
中科院武汉物理数学研究所（唐慧儒）
中南大学（梁逸曾）
清华大学（罗国安）
上海交通大学（贾伟）
等
国内
1.2 代谢组学分析技术
1.4 代谢组学与中医药
不良反应比较多
药物价格比较高
西医药治疗
作用靶点较单一
传统 中医 药治疗
长期用成药分风较险多大，靶点较多 不良反应较少
服药依从性不高
经验用药，配作方用灵靶活点较多 理想替代治疗
整理调节，安治全疗有价效格便宜
适合长期服用 资源丰富，价服格药便依宜从性高
不良反应相对少而轻
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多元统计分析
多元统计分析是从经典统计学中发展起来的一个分支，是一种综 合分析方法，它能够在多个对象和多个指标互相关联的情况下分析它 们的统计规律。主要内容包括多元正态分布及其抽样分布、多元正态 总体的均值向量和协方差阵的假设检验、多元方差分析、直线回归与 相关、多元线性回归与相关(Ⅰ)和(Ⅱ)、主成分分析与因子分析、 判别分析与聚类分析、Shannon信息量及其应用。
1.4 代谢组学与中医药
临床诊断
生 物 标 志 物
中医理论巨系统且复杂
整体性
作用机制
代 谢 通 路
动态性
中药复方物质基础不明确 16/45
辩证性
代谢组学
1.5 代谢组学的应用
1 新药的筛选和开发 2 药物作用机制研究
3 药物毒性评价 4 疾病诊断与发生机制研究
5 植物细胞代谢பைடு நூலகம்学研究
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HMDB数据库
LC-MS
标品对照 HMDB、 Mass Bank 、C-Clound数据库 已发表文献.
生物意义阐述
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KEGG
HMDB
已有文献
相关分析
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图6 差异代谢物含量热点图（Class 1, 健康对 照下；Class 2，抑郁症组，Class 3逍遥散组， 色带-4-4 代表代谢物含量由高到低）
代谢组学及其技术规范
目录
CONTENT
PART 1
代谢组学
PART 2
技术规范
PART 3
总结展望
PART 4
研究内容
2/45
1 代谢组学
1.1 概述 1.2 代谢组学分析技术 1.3 代谢组学数据分析与处理 1.4 代谢组学与中医药 1.5 代谢组学的应用
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1.1 概述
代谢组学是继基因组学，蛋白质组学之后，从整体的角度，通 过研究生物体、器官或组织的内源性代谢物质的代谢途径及其所受 内在环境因素影响及随时间变化规律的一门新兴学科。
多元统计分析
谱峰的校准、归一化、重叠、 数据的标准化 代谢轮廓空间距离的判别
代谢物鉴定
已知及未知代谢物的鉴定 代谢物的去卷积 同分异构体的识别
图 1 基于GC-MS尿液代谢组学研究沙棘籽油的抗抑郁作用
生物学意义阐释
代谢通路的分析
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谱图的采集
图3 人体血浆样本GC-MS总离子色谱图（TIC） 图4 图正5离图子负模离2式子人下模体各式组血下人各浆体组的血人1H浆体代N血M谢浆R物代谱L谢C图物-MLSC总-M离S子总流离图子流图 8/45
核心思想代：谢运物用靶现标代分析分：析某技一术类定结量构地性测质定相关生的物化体合在物不。同状态下 研（生理病代理谢状物态指、纹药分析物：干同预时前对后多等个）代参谢与物物 进行质分传析递，、不能分量离代鉴谢定具和体 究 对 象信用模息式传识导代别等谢将代物这谢轮种调廓应控分析答的：小与限分体单的定一快子内条速代生组件定分谢物下性。学物对和事质生半件即物定体相代量内关谢分特析联物定。组，组定的织位变内事化的件，代谢并发产利生物 的靶器官代，谢从组而分确析定：对生生物物标体记或物体，内表某征一或特定揭组示织生所物包体含在的特所定有代时谢间物、
的定量分析并研究该代谢物组在外界干预或病理生
环境下整体的功能状态理。条件下的动态变化规律。
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代谢组学研究现状
代谢组学自从出现以来，引起了各国科学家的极大兴趣，短短10年 来取得了突飞猛进的发展，相关科研论文发表数量从1999年的1篇到现在 每年1200多篇是数量增长，主要发表在JPR,、JCB,、PLoS ONE、JPBA 等杂志上，权威科学杂志Nature迄今已有3篇代谢组学相关文章发表。国 内CNKI也从2003年的几篇综述开始到现在已有上千篇出版，并已有相关 书籍出版。
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LC-MS
检测动态范围宽 灵敏度高 利于快速定量分析
GC-MS
灵敏度高 用于挥发性物质检测 检测动态范围窄
NMR
检测动态范围宽 快速、无损 灵敏度低
1.3 代谢组学数据分析与处理
样本的采集 样本的制备
化合物种类多样化 浓度动态范围大 理化性质复杂化
样本的分析
仪器稳定性、精密度、重现性、灵敏度 代谢物分析的全面性