代谢组学预测胚胎发育潜能的研究进展
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代谢组学预测胚胎发育潜能的研究进展
作者：朱云珊 霍鹏 左晓旭 张顺
来源：《中国医学创新》2016年第35期
【摘要】 保证辅助生殖技术治疗成功的一个关键步骤是客观评估胚胎的发育潜力，以确保挑选最具着床潜力的植入前胚胎用于移植。目前所使用的胚胎评估方法很大程度上基于胚胎的形态，虽然这种方法能保证可观的妊娠率，降低了多胎妊娠率，但是其精确度仍不高。因此，建立一种客观、准确、快速评估卵母细胞和胚胎发育潜能的评估方法极为重要。代谢组学作为新兴的技术手段在胚胎评估的应用上有着较大的潜力。本文主要对胚胎的代谢组学研究进行概述，包括胚胎培养基中葡萄糖、乳酸、丙酮酸、氨基酸、氧耗量等代谢情况，同时也概述了光学光谱和非光学光谱的代谢组学技术分析胚胎培养基谱对于评估胚胎的意义和建立模型的可行性，为当前胚胎评估方法提供可行的补充。
【关键词】 胚胎发育； 评估； 代谢； 培养液
Research Progress on Metabonomics in the Analysis of Embryo Development Potential/ZHU
Yun-shan，HUO Peng，ZUO Xiao-xu，et al.//Medical Innovation of China，2016，13（35）：135-138
【Abstract】 A key step in assisted reproduction is the assessment of embryo developmental
potential in order to determine the embryo most likely to result in pregnancy.Currently used embryo
assessment strategies are largely based on embryo morphology.Although these systems have been
successful in improving pregnancy rates and reducing multiple gestations，their precision is still
insufficient.Therefore，development of an objective，accurate，fast and affordable test that can aid
in the assessment of embryo developmental potential is a significant aim of reproductive
medicine.Metabonomics as a novel technology has great potential in the application of embryo
assessment，this article mainly summarized the research of metabolomics on embryo，and these
include the measurement of glucose，lactate，pyruvate or amino acid levels in the embryo culture
media，assessment of oxygen consumption by the embryo.Recent studies suggest that metabolomic
profiling of embryo culture media using optical and non-optical spectroscopies may provide a useful
adjunct to the current embryo assessment strategies and provide insight into the phenotype of embryos
with increasing reproductive potential.
【Key words】 Embryonic development； Assessment； Metabolism； Culture medium
First-author’s address：Affiliated Hospital of Guilin Medical College，Guilin 541001，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.35.033 龙源期刊网
近年来不孕症的高发病率，使得通过辅助生殖技术——体外受精-胚胎移植（in vitro
fertilization and embryo transfer，IVF-ET）获得子代成为很多不孕家庭的选择。过去十年美国使用IVF-ET技术治疗不孕症增加了40%，在欧洲经过IVF-ET出生的婴儿总数占所有出生婴儿的比例高达3%。而在中国，2015年国家卫计委统计数据表明经批准开展人类辅助生殖技术和设置人类精子库的432所医疗机构共完成了70万例治疗，但是海量治疗背后的安全问题更是不容小觑，其中为了保证可观的妊娠率，各辅助生殖从业单位在政策制定的允许范围内增加移植胚胎的数目，使得多胎妊娠率高达30%以上[1-2]。而多胎妊娠的母婴并发症发生率较单胎妊娠高出数倍，如妊娠期高血压疾病、胎儿宫内发育迟缓、低体重儿、流产、早产及胎膜早破、胎先露、胎位异常、胎儿畸形、双胎输血综合征、胎盘早剥、羊水过多、羊水栓塞、宫缩乏力、产后大出血及贫血等并发症随胎儿数增加而增多，妊娠期亦短。此外，有研究显示相对于单胎，双胎严重残疾的危险升高了2倍，三胎则升高了3倍[3]。
限制胚胎移植数量的管理法规在许多国家开始生效[4-5]，国内也有一些生殖医学中心在逐步的开展单胚胎移植，该项技术的核心要求就是如何挑选出一个最具发育潜力的胚胎用于移植，传统的胚胎评级——基于形态学特征的评估[6]，而在临床应用中，形态评估法存在诸多缺陷，如评估指标精度不够、受评估者主观经验影响较大、与胚胎质量不是绝对关联等，因此需要一种更为可靠的、能反应胚胎真实着床能力的评估方法，为实施单胚胎移植，有效降低多胎妊娠率奠定胚胎评估与挑选的基础[7]。
近年来诸多研究者将焦点聚集在胚胎代谢液方面，并取得不错的结论。代谢主要研究的是一系列小分子化合物，包括激素、信号转导分子和生化样品中的次代谢产物，它们为探索基因表达与环境之间的关系提供了很有价值的资料，已成为生物医学的有力工具。尤其是在辅助生殖技术中，使用培养基中得到的代谢数据，预测胚胎发育潜力，有着较为广阔的应用前景[8]。胚胎培养液作为胚胎生长发育的环境，能够为胚胎提供水、离子、能量物质、氨基酸、维生素、核酸前体、蛋白质、生长因子激素、缓冲系统，商品化的胚胎培养液各成分均为已知，在胚胎培养过程中，理论上在胚胎发育的关键节点选取目标代谢物的变化能够反应胚胎的代谢能力、发育潜能以及着床能力，故培养液的成分能够作为胚胎质量的生物标记。
1 胚胎发育代谢组学
1.1 能量代谢 能量的产生与利用是细胞生存与发展的基础，糖是胚胎培养液中主要的能源物质，在胚胎发育的过程中糖主要以糖酵解途径（GP）、己糖胺生物合成途径（HBP）和磷酸戊糖途径（PPP）等代谢途径发挥作用。因此，通过检测胚胎培养液中糖的吸收量和糖代谢源可以作为预测胚胎发育潜能的重要标记。早在上世纪九十年代，通过代谢分析发现胚胎的能量提供由羧酸向葡萄糖转变是胚胎继续向下一步发育的关键步骤，而这一转折发生在胚胎致密化阶段[9]，在绵羊、猪、牛、大鼠和小鼠等哺乳动物的胚胎阶段的能量代谢研究表明，在桑葚胚形成之前，胚胎发育所需要的能量主要由丙酮酸和乳酸提供，而随后的发育过程，葡萄糖的消耗量逐步增加，而羧酸的代谢大幅下降[10]。不同的代谢要求和代谢特征由胚胎在发育过程中所处的位置决定，正常受精后的胚胎经由输卵管运输到子宫后植入，而输卵管和子宫的生理环境有着巨大的差别，因此不同阶段的能量代谢特征能反应胚胎的发育潜能[11]。在IVF-ET龙源期刊网
胚胎培养过程中，卵裂期胚胎（D3）培养液中乳酸和丙酮酸的代谢能够很大程度上决定胚胎后续的发育命运，首先研究者发现2-8细胞期的卵裂期胚胎的乳酸和丙酮酸的消耗量与囊胚的形成有关，而随后的研究进一步表明，上述数据与妊娠也有密切的关系。相对应的，桑葚胚到囊胚的发育阶段，葡萄糖的消耗量能够反应胚胎的发育潜力和活力。
1.2 氨基酸代谢 氨基酸在胚胎发育的过程中起着重要作用，它不仅可以为胚胎的生长发育提供营养物质，维持渗透压，还可以拮抗活性氧和清除胚胎新陈代谢生成的氨。Nadal-Desbarats等[12]应用质子磁共振技术检测胚胎培养液时发现，发育潜能差的胚胎培养液中缬氨酸、苏氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和一些有机酸等被消耗，而发育潜能好的胚胎的培养液中上述各种氨基酸则未被消耗；赵庆红等[13]研究人员也采用上述技术检测培养液中的氨基酸，发现谷氨酸水平与临床妊娠有关。因此理论上通过研究胚胎培养液中氨基酸的含量可反映胚胎的发育着床潜能。刘卫卫等[14]利用高效液相色谱（HPLC）技术检测胚胎培养液中氨基酸的浓度时，发现甘氨酸、亮氨酸和天门冬氨酸与妊娠率相关，并指出培养液中天门冬氨酸水平与妊娠率呈正比关系，而甘氨酸和亮氨酸水平与妊娠率呈反比关系。随后，林楠等[15]使用相同的方法检测冷冻复苏后的胚胎培养液中的氨基酸，发现其培养液中各种氨基酸水平与先前研究的新鲜胚胎一致。综上所述，通过代谢组学检测胚胎培养液中氨基酸的水平，来准确预测胚胎的发育潜能，在不远的未来也许是一个临床上可行的方法。
1.3 耗氧量 随着现代研究的不断深入，更多证据显示，培养环境中的氧含量高低可以影响胚胎的生长发育。当氧含量高时，细胞内会形成活性氧基团（ROS），其会破坏细胞的DNA、脂肪和蛋白质等，进而造成胚胎的生长发育受损[16]。然而，胚胎自身还存在一种抵抗活性氧基团的能力，即总抗氧化能力（TAC）[17]。文献[18-19]报道，TAC降低和ROS升高均可能导致IVF-ET的妊娠率降低。目前，Lim等[20]将人胚胎干细胞长期培养时发现，低氧有助于促进细胞更新并可以增加染色体的稳定性。同时，发现低氧环境下培养出的优质胚胎数目和可用胚胎数目增加，并且累积临床妊娠率也明显提高[21]。随后，Duleba等[22]通过对多囊卵巢综合征（pcos）的患者进行回顾性研究时发现，PCOS不孕症患者与非PCOS不孕症患者相比，其氧化应激反应明显增加，并且氧化应激高反应直接导致IVF-ET不良的妊娠结局。同时在动物胚胎上研究发现牛的卵母细胞体外成熟率与氧分压的高低无关，但囊胚形成率在低氧的环境下最高，因此认为低氧环境可促进胚胎的发育，但对于胚胎的质量无影响[23-24]。大量的实验数据已经证明低氧环境能够促进胚胎的发育，但低氧环境是否能够提高临床妊娠率还需要更多的实验资料证实[25]。
生物信息学在代谢组学研究中的进展
生物信息学在代谢组学研究中的进展
代谢组学作为系统生物学的重要组成部分，旨在全面分析生物体内代谢物的种类、含量及其变化规律。而生物信息学作为一门交叉学科，为代谢组学的研究提供了强大的工具和方法，极大地推动了其发展。
在代谢组学研究中，数据的获取是第一步。通过各种先进的分析技术，如质谱（MS）、核磁共振（NMR）等，可以获得大量关于代谢物的信息。然而，这些数据往往复杂且海量，如何从这些数据中提取有价值的信息成为了关键问题，这正是生物信息学发挥作用的地方。
生物信息学在代谢组学数据预处理方面起着重要作用。原始数据通常包含各种噪声和误差，需要进行一系列的处理步骤，如数据清洗、峰对齐、归一化等。数据清洗可以去除那些明显错误或异常的数据点，保证数据的质量。峰对齐则是将不同样本中相同代谢物的信号进行匹配，以便于后续的比较和分析。归一化则是为了消除由于实验条件等因素造成的数据偏差，使不同样本的数据具有可比性。
代谢物的鉴定是代谢组学研究中的一个关键环节。生物信息学通过与现有的代谢物数据库进行比对，结合质谱或核磁共振的特征数据，能够对检测到的代谢物进行准确的鉴定。同时，利用机器学习算法，可以对未知代谢物进行预测和分类，为新代谢物的发现提供线索。
在数据分析方面，生物信息学提供了多种方法。多元统计分析方法，如主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLSDA）等，被广泛应用于寻找不同样本组之间代谢物的差异。这些方法可以将高维的代谢组学数据进行降维处理，直观地展示样本之间的聚类关系和差异代谢物。
通路分析是生物信息学在代谢组学中的又一重要应用。通过将鉴定到的差异代谢物映射到已知的代谢通路中，可以深入了解生物体内的代谢调控机制。这有助于揭示疾病的发生发展过程、药物的作用机制等。例如，在研究某种疾病时，如果发现多个与能量代谢相关的代谢物发生了显著变化，通过通路分析可以推测该疾病可能影响了能量代谢通路，从而为进一步的研究和治疗提供方向。
代谢组学分析技术及其在生殖领域中的应用
动物医学进展。２０１４，３５（３）：１０９—１１５ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ
代谢组学分析技术及其在生殖领域中的应用
刘姗姗 ，陶金忠 ，赵兴绪。，武小虎。，赵国顺。
（１．甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰卅Ｉ ７３００７０；２．宁夏大学农学院，宁夏银川７５００２１； ３．甘肃农业大学动物医学院，甘肃兰州７３００７０）
摘要：代谢组学是近年发展起来的对某一生物或细胞所有低分子质量代谢产物进行定性和定量分析
的新学科。论文对代谢组学的概况及研究方法进行了介绍，并对代谢组学分析技术在生殖领域中的最新应 用进行了综述。利用代谢组学分析技术对卵泡液、精液及体外受精胚胎的培养基进行研究，发现多种可能与
卵母细胞，精子的活力及体外受精胚胎发育潜能相关的生物标记物。在对精液的代谢组学研究中，还发现了 可能用于生殖器官癌症诊断的生物标记物。代谢物易获得且对机体损伤小，因此利用代谢组学分析技术寻
找与疾病相关的生物标记物，再通过检测机体生物标记物的变化，判断机体的生理状态已成为代谢组学的研 究趋势之一。 关键词：代谢组学；数据分析；生殖
中图分类号：￥８５２．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—５０３８（２０１４）０３—０１０９—０７
代谢组学是一门快速发展且相对较新的学科，
是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后兴起的
一个新的组学研究热点。当前代谢组学的英文表述 有两种，即 ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ 和ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ。 Ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ是通过测定生物体系某个特定的基
因变异或环境变化后细胞代谢产物的改变，来研究 生物体系代谢途径的一种技术。而ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ
是指测定生物体受病理生理刺激或基因修饰后引起
的体液或组织中代谢物质的质和量的动态变化的一
种技术。而ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ为目前国内常用定义ｌ】］。
由于受到环境、疾病和药物使用等因素的影响，每个
妊娠代谢性疾病代谢组学研究进展
妊娠代谢性疾病代谢组学研究进展
谭兵;马亚楠;李倪;张磊
【摘 要】妊娠代谢性疾病是与妊娠期代谢异常密切相关的一组疾病,其中包括子痫前期、妊娠期糖尿病、妊娠代谢综合征和妊娠期肥胖等.随着二胎政策的开放,高龄产妇及妊娠代谢性疾病逐年增多,严重威胁着母胎安全,是我国政府、社会、医务人员共同面对的挑战和责任.近几年代谢组学发展非常迅速,其在妊娠及胎儿医学相关的研究也日益增加.本文就代谢组学在妊娠代谢性疾病的发病机制、早期筛查以及临床干预治疗等方面的研究进展进行阐述.
【期刊名称】《医学综述》
【年(卷),期】2018(024)018
【总页数】5页(P3559-3563)
【关键词】妊娠代谢性疾病;代谢组学;子痫前期;妊娠期糖尿病;妊娠期甲状腺功能减退
【作 者】谭兵;马亚楠;李倪;张磊
【作者单位】天津市第三中心医院 检验科,天津300170;天津市第三中心医院 检验科,天津300170;天津市第三中心医院 妇产科,天津300170;天津市第三中心医院
检验科,天津300170
【正文语种】中 文
【中图分类】R714.256
妊娠代谢性疾病是一组与妊娠代谢异常有关的疾病，主要包括妊娠期肥胖、妊娠期高血压疾病、妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)及妊娠期甲状腺功能异常等。为了满足母体和胎儿生长发育的需要，妊娠期间机体新陈代谢会发生一系列的改变。随着二胎政策全面启动，高龄产妇的数量不断增加，妊娠代谢性疾病的发病率呈逐年上升的趋势[1]。妊娠代谢性疾病严重威胁着母胎的生命安全，不仅增加了胎儿早产、畸形、宫内生长受限、巨大儿等发生风险，还显著增加了母亲和胎儿远期患糖尿病、心血管疾病等其他代谢性疾病的概率。因此，该类疾病的早期发现和早期干预治疗对于提高母胎安全和生活质量至关重要。
实现妊娠代谢性疾病的早期诊断，对母胎进行及时有效的治疗，是减少母体与胎儿近远期并发症发生的关键。但是目前尚缺乏最佳的早期诊断方法，传统诊断指标，如孕期血压、血常规、尿蛋白、血糖、血脂及激素等指标易受很多因素的影响，其早期预测疾病的效果不太理想。代谢组学研究的是小分子代谢产物，能够精确反映体内代谢的细微改变，近年来已成为国内外学者研究的热点。母体、胎儿及胎盘的代谢物之间存在着相互作用[2]。因此，采用代谢组学方法有望实现对妊娠期代谢性疾病的早期预测和发病机制的解释，在预防疾病和改善母婴预后方面具有重要意义。现就代谢组学在妊娠代谢性疾病的研究进展予以综述，旨在探讨代谢组学在该类疾病中的应用价值。
代谢组学在中医儿科学的研究进展
代谢组学在 中医 儿科 学 的研究进展
摘要：在中医儿科学领域，代谢组学研究集中于小儿肺系疾病，且主要聚集在寻找不同证型之间或某一病证与正常对照组的差异性代谢物或代谢通路。本文对代谢组学在中医儿科的应用情况进行综述，以期更好地服务于中医儿科临床实践工作。
关键词： 代谢组学；儿科；证型；代谢差异；代谢通路
代谢组学[1,2]是研究生物体系的代谢途径的一门学科，是对一定的时间和条件下生物系统细胞中所有小分子代谢物进行定量和定性分析，能够反映生物机体的代谢特点，阐明生物内源性代谢物的总体规律，并将在内外因素影响下产生的代谢物质的变化水平与生理病理相联系。代谢组学具有取样简便，检测精度高、快捷、特异性高、灵敏度强等优点，在儿科学中得到了较好的应用，逐步受到研究者的关注。下面将从代谢组学在中医儿科研究近况进行阐述。
1 证型间的代谢差异
目前，代谢组学在中医儿科领域的应用，主要集中在研究中医证型间的代谢差异。中医证型的不同，其代谢产物谱也不同[3]。苟小军等[4]对儿童哮喘不同中医证型患者进行代谢组学研究，采用 GC/MS 技术检测健康儿童、气阴两虚证哮喘患儿以及肺脾气虚哮喘患儿尿液中的小分子代谢产物，结果发现：两种中医证型患儿的代谢谱具备较好的分离趋势，与健康儿童组能够区分开来；两种中医证型患儿的尿液中丁酸、磷酸盐等八种代谢产物的相对含量差异显著，认为这些代谢产物可能是中医证型分型的物质基础。姜茗宸[5]通过GC-MS技术能够较好区分小儿哮喘发作期痰热阻肺证、缓解期肺脾气虚证与健康小儿呼出气冷凝液代谢物有一定差别；在两个时期中的不同证型间有着不同的代谢差异物和不同的代谢通路改变，并对小儿哮喘证型的代谢模式进行了初步阐释。边逊等[6]在毛细支气管炎不同中医证型的代谢组学研究中，共纳入22例健康儿童、20例毛细支气管炎风热闭肺证患儿和57例痰热闭肺证患儿。使用GC-MS技术检测受试儿童的尿液样品，对尿液样品进行代谢图谱分析，并鉴定出潜在的生物标记物。结果显示：细支气管炎感染组与正常对照组在尿代谢物的表达存在显著的差异性，并筛选出21种差异性代谢物标志；在不同类型的中医证型之间，小分子代谢物的含量也存在显著差异；筛选出13种在两证型之间具有统计学差异的生物标志物。白晗[7]研究发现，过敏性紫癜儿童与健康儿童代谢状况存在显著性差异，过敏性紫癜血热妄行证与风热伤络证的代谢状况亦存在显著性差异。中医症候是中医学研究中的一个重要内容，处于整个中医药理论体系的核心[8]。对于中医儿科领域，代谢组学研究在中医症候方面的深入发展，未来可为中医儿科证候学标准化的制定提供新思路。
代谢组学技术在生命科学中的应用与进展
代谢组学技术在生命科学中的应用与进展
随着科技的不断进步，生命科学领域也在不断发展。代谢组学技术就是其中之一。代谢组学技术是一种对生物体内代谢产物的全面解析技术，它能够全面、高通量地分析生物体内的代谢物，并对代谢物在不同条件下的分布情况进行比较和分析，从而为生命科学领域提供了强有力的工具。在本文中，我们将深入探讨代谢组学技术在生命科学中的应用与进展。
一、代谢组学技术的原理
代谢组学技术的研究对象是生物体内的代谢产物。它利用高灵敏度和高效性的分析方法，从血液、尿液、组织以及其他生物学样本中检测和鉴定各种代谢物质，包括小分子代谢产物、蛋白质和核酸。代谢组学技术主要包括质谱分析和核磁共振技术，其中质谱分析是代谢组学技术中最常见的技术。
代谢组学技术分为非靶向和靶向两种。非靶向代谢组学技术是对样本的全面型分析，使用的是质谱联用技术，对生物体内的不同类别的代谢产物进行检测，从而获取生物体代谢组的完整图片。靶向代谢组学技术则是针对具体代谢物进行分析，采用的是靶向代谢产物检测技术，可以在具体代谢物中进行定量和定性分析。通过这两种技术，可以全面、准确地测定生物体内代谢产物的数量和组成。
二、代谢组学技术在生命科学中的应用
1. 代谢疾病的诊断和治疗
代谢组学技术可以分析生物体内的代谢物，并预测疾病的发生和进展，因此在疾病的早期诊断、治疗和预防方面有着极大的应用潜力。代谢组学技术可以应用于多种代谢性疾病的诊断和治疗，如糖尿病、肝病、肾病、心血管疾病等。通过分析生物体内代谢产物的变化，可以追踪疾病的进展情况，并为治疗提供指导。
2. 药效学研究 代谢组学技术可以应用于药物效果评估中，判断给定药物在生物体内的代谢方式、代谢产物和剂量，因此对药物研发和治疗效果的评估具有重要作用。此外，代谢组学技术还可以应用于药物代谢环节中的其他环节，包括吸收、分布、代谢和排泄，对药物在体内的代谢过程进行全面的分析和评价。
3. 食品和环境毒理学研究
代谢组学研究现状和发展趋势
代谢组学研究现状和发展趋势
代谢组学是指通过高通量代谢物测量技术和数据分析手段，研究生物体内代谢物组成及变化，对生物学过程进行全面深入的探索。为了更好的理解代谢组学的研究现状和未来发展趋势，本文将从技术手段、应用领域和前沿研究三个方面进行阐述。
技术手段
代谢组学的快速发展离不开现代高通量技术的支持。目前广泛应用的代谢组学技术包括质谱技术、核磁共振技术、色谱技术、流式细胞术等。其中，质谱技术是最常用的技术之一。包括气相色谱质谱联用技术（GC-MS）、液相色谱质谱联用技术（LC-MS）等。这些技术均具备高分辨率、高准确度、可定量和屏幕多个代谢物等优势。
在技术手段的发展上，代谢组学正在发展出一些新的技术工具，以解决传统技术存在的困难和不足。例如，新兴的离子迁移谱（IMS）技术，通过离子迁徙速率和质荷比的测量，可以快速检测代谢产物、半定量和定量分析化合物等。另外，光学波导谐振技术（OWAVE）也可用于代谢组学测量分析中，其灵敏度高、适用范围大，对于激素、生长因子等高分子化合物的测定和分析具有显著的优势。
应用领域
代谢组学目前已广泛应用于生命科学研究中。代谢组学研究的生物体系包括细胞、组织、器官和生物体等。它在人类健康、疾病预测和治疗方面的应用也越来越广泛，如癌症、心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病等领域。
在癌症领域，代谢组学已被广泛应用于肿瘤的早期筛查、病理学分级、预后判断、评估疗效和监测治疗副作用等方面。与此同时，代谢组学还为生长抑素剂治疗的糖尿病、心血管疾病的诊断和治疗、营养与代谢性疾病治疗提供了辅助手段，有望成为疾病管理与治疗的重要工具。
前沿研究
在代谢组学研究领域，研究人员正致力于深入探索和研究代谢热点问题，如多元代谢通路之间的相互作用、多学科合作和数据互通等方面。在这些问题的探索中，代谢组学与其他学科的融合成为必然趋势。
一方面，在代谢组学与脑神经代谢和认知功能研究中，已经取得了很大的进展。例如，在研究失智症的代谢组学方面，已经发现血浆多元羟基磷脂酸代谢通路与疾病发生和进展相关，能够被作为失智症的生物标记之一。
体外培养中胚胎发育潜能的评价
筮宣医堂里±苤壶垫!垒生垒旦丝至鲞丝至塑』望!!!!!卫坐!堕坐鱼：垒匹垫!垒：y!!至：盟!．兰体外培养中胚胎发育潜能的评价甄碌然郁琦(中国医学科学院，北京协和医学院妇产科，北京100730)自1978年世界上首例采用体外受精一胚胎移植(invitrofertilizationandembuotransfer，IVF—ET)技术的婴儿诞生的30年以来，一系列辅助生殖技术蓬勃发展，并在全世界范围内广泛开展。IVF—ET已经成为治疗不孕症最为有效的方法之一。尽管技术不断完善，出生婴儿数目逐年上升，但辅助生殖技术的发展仍面临着一系列困难，包括IVF—ET过程的关键技术——卵母细胞与胚胎的体外培养。通常患者每个周期促排卵治疗后会获得10个左右的受精卵。卫生部规定每次移植2～3个胚胎。胚胎质量是影响临床妊娠结局的重要因素，如何评判胚胎的质量，选择最有发育潜能的胚胎进行移植，是胚胎工作中面临的一个重要问题。胚胎的形态学评估是人类辅助生殖实验室工作的一个关键部分。形态学评估无损伤性，是辅助生殖技术中最为常用的用于评价胚胎质量的方法，甚至是目前判断胚胎质量的唯一较为公认的标准。完善的胚胎的形态学评分标准的建立，有利于胚胎发育与种植潜能的预测，为临床妊娠提供保障。一、形态学评分方法胚胎的形态学评分是目前最常用的评价胚胎质量的方法。从卵母细胞成熟、受精到胚胎分裂、囊胚形成，是一个复杂的动态过程，目前常规采用的形态学指标，是根据胚胎的一些形态学观察指标对质量进行的分级，这种方法具有一定的局限性。胚胎的形态并不能够准确反映卵子与胚胎的发育潜能，而且，除了分裂期胚胎的形态学观测有较为公认的评估指标以外，在其他时期胚胎质量评定缺少国际公认的标准。此外，形态学评117综述价不可避免的带有观察者的主观因素，影响了胚胎质量评估的可重复性。二、代谢组学的胚胎评估胚胎质量的检测是IVF—ET技术中很重要的步骤，目前常规采用的是形态学指标，根据胚胎的一些形态学观察指标对胚胎质量进行分级。这种方法具有一定的局限性。首先，胚胎的形态并不能够准确反映胚胎的发育潜能。大多数胚胎移植后不能在母体内种植，导致这一结果的原因是多方面的，其中与移植胚胎的挑选有关。移植胚胎仅仅是根据胚胎形态及分裂时期来进行选择，但是胚胎活力以及发育潜能与胚胎的形态并不是严格相关的。在胚胎体外培养的实践中，可以观察发现胚胎发育至囊胚期的能力并不完全取决于分裂期胚胎的形态。最新研究发现，胚胎碎片的产生一定程度上是胚胎自我修复能力的体现，这样的胚胎更有发育潜能。基于以上原因，胚胎研究工作者一直致力于探索一些能够客观评价胚胎发育潜能、同时又是非侵入性的对胚胎无损伤的检测手段和观察指标，以期准确评估胚胎的内在质量，指导临床方案调整，同时挑选真正具有发育潜能的优质胚胎进行移植，最终提高试管婴儿技术的临床结局。常见的代谢陛指标有：1．血小板活性因子(PAF)：种植前胚胎能以自分泌和旁分泌的方式表达多种生长因子及生长因子受体，促进胚胎发育。其中，PAF就是一个具有调节植入前胚胎的发育和种植能力等多种生物活性的因子，并且胚胎培养液中的因子浓度与妊娠结局有相关性。PAF是一种磷脂，存在于人体不同组织中，不仅具有活化血小板的作用，而且在生殖的各个面(
【免费】代谢组学方法分析鸡胚胎发育过程中脑代谢物
波谱学杂志
第26卷第1期
2009年3月 ChineseJournalofMagneticResonanceVol.26No.1 Mar.2009
文章编号:100024556(2009)0120027210
代谢组学方法分析鸡胚胎发育
过程中脑代谢物
冯 越1,2,张 许1,刘买利13
[1.波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉磁共振中心
(中国科学院武汉物理与数学研究所),湖北武汉430071;
2.中国科学院研究生院,北京100049]
摘 要:本文应用高分辨魔角旋转核磁共振(HR2MASNMR)方法对发育过程中(孵化12天
至出壳后1天)鸡胚胎大脑、小脑和视叶3种脑组织中的代谢物含量进行了测定,并利用模式
识别方法对整体代谢特征进行了归类分析.结果表明:胚胎发育过程中不同脑区的代谢物组
成存在差异,可能与这些脑区的功能及发育特征等的不同有关.在NMR方法检测到的多种
小分子代谢物中,γ2氨基丁酸、N2乙酰天冬氨酸、牛磺酸、肌醇以及胆碱等在鸡胚胎脑组织中
的分布有区域性差异,这些差异也是区分大脑、小脑和视叶组织的特征性代谢物.
关键词:核磁共振(NMR);代谢组学;高分辨魔角旋转;鸡胚胎;脑代谢物
中图分类号:Q591.1 文献标识码:A
引言
在胚胎发育过程中,脑的发育有着十分重要的意义.脑组织中的代谢物含量通常与
中枢神经系统中细胞分化、神经元的发育和髓鞘化等生理过程相关,因此,检测发育过
程中脑组织中代谢物的含量变化,可以较好的解释胚胎脑的发育和成熟[1-13].此外,由
于不同的脑区各自有不同的功能,其生化组成是否存在不同,以及这些差异在发育过程
中是否发生改变,都是值得关注的问题.
图1是鸡胚胎脑的背侧面示意图.胚胎的端脑泡发育成为大脑,是神经细胞形成的
收稿日期:2008206211;收修改稿日期:2008207215
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20475061,20610104,20635040).
作者简介:冯越(19752),男,陕西咸阳人,博士研究生,现从事核磁共振应用研究. 3通讯联系人:刘买利,电话:
代谢组学预测胚胎发育潜能的研究进展
代谢组学预测胚胎发育潜能的研究进展
保证辅助生殖技术治疗成功的一个关键步骤是客观评估胚胎的发育潜力，以确保挑选最具着床潜力的植入前胚胎用于移植。目前所使用的胚胎评估方法很大程度上基于胚胎的形态，虽然这种方法能保证可观的妊娠率，降低了多胎妊娠率，但是其精确度仍不高。因此，建立一种客观、准确、快速评估卵母细胞和胚胎发育潜能的评估方法极为重要。代谢组学作为新兴的技术手段在胚胎评估的应用上有着较大的潜力。本文主要对胚胎的代谢组学研究进行概述，包括胚胎培养基中葡萄糖、乳酸、丙酮酸、氨基酸、氧耗量等代谢情况，同时也概述了光学光谱和非光学光谱的代谢组学技术分析胚胎培养基谱对于评估胚胎的意义和建立模型的可行性，为当前胚胎评估方法提供可行的补充。
近年來不孕症的高发病率，使得通过辅助生殖技术——体外受精-胚胎移植（in vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET）获得子代成为很多不孕家庭的选择。过去十年美国使用IVF-ET技术治疗不孕症增加了40%，在欧洲经过IVF-ET出生的婴儿总数占所有出生婴儿的比例高达3%。而在中国，2015年国家卫计委统计数据表明经批准开展人类辅助生殖技术和设置人类精子库的432所医疗机构共完成了70万例治疗，但是海量治疗背后的安全问题更是不容小觑，其中为了保证可观的妊娠率，各辅助生殖从业单位在政策制定的允許范围内增加移植胚胎的数目，使得多胎妊娠率高达30%以上[1-2]。而多胎妊娠的母婴并发症发生率较单胎妊娠高出数倍，如妊娠期高血压疾病、胎儿宫内发育迟缓、低体重儿、流产、早产及胎膜早破、胎先露、胎位异常、胎儿畸形、双胎输血综合征、胎盘早剥、羊水过多、羊水栓塞、宫缩乏力、产后大出血及贫血等并发症随胎儿数增加而增多，妊娠期亦短。此外，有研究显示相对于单胎，双胎严重残疾的危险升高了2倍，三胎则升高了3倍[3]。
限制胚胎移植数量的管理法规在许多国家开始生效[4-5]，国内也有一些生殖医学中心在逐步的开展单胚胎移植，该项技术的核心要求就是如何挑选出一个最具发育潜力的胚胎用于移植，传统的胚胎评级——基于形态学特征的评估[6]，而在临床应用中，形态评估法存在诸多缺陷，如评估指标精度不够、受评估者主观经验影响较大、与胚胎质量不是绝对关联等，因此需要一种更为可靠的、能反应胚胎真实着床能力的评估方法，为实施单胚胎移植，有效降低多胎妊娠率奠定胚胎评估与挑选的基础[7]。近年来诸多研究者将焦点聚集在胚胎代谢液方面，并取得不错的结论。代谢主要研究的是一系列小分子化合物，包括激素、信号转导分子和生化样品中的次代谢产物，它们为探索基因表达与环境之间的关系提供了很有价值的资料，已成为生物医学的有力工具。尤其是在辅助生殖技术中，使用培养基中得到的代谢数据，预测胚胎发育潜力，有着较为广阔的应用前景[8]。胚胎培养液作为胚胎生长发育的环境，能够为胚胎提供水、离子、能量物质、氨基酸、维生素、核酸前体、蛋白质、生长因子激素、缓冲系统，商品化的胚胎培养液各成分均为已知，在胚胎培养过程中，理论上在胚胎发育的关键节点选取目标代谢物的变化能够反应胚胎的代谢能力、发育潜能以及着床能力，故培养液的成分能够作为胚胎质量的生物标记。
生殖医学中胎儿代谢组学技术的应用研究
生殖医学中胎儿代谢组学技术的应用研究
胎儿代谢组学技术是一种新兴的研究方法，它主要关注的是胎儿代谢过程中的关键代谢物和相关酶活性的变化，通过对这些变化的分析来了解胎儿代谢的整体情况及潜在风险。在生殖医学中，胎儿代谢组学技术的应用已经逐渐成为研究的热点之一。
一、胎儿代谢组学技术的基本原理和方法
胎儿代谢组学技术主要基于高通量分析方法，从胎儿的体液、组织样本等方面对代谢组分子进行全面检测，包括葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。同时，利用基因组技术对代谢酶活性和代谢产物的相关基因进行分析，并与代谢组分子进行关联分析，以期得出较为准确、全面的评估和预测。
在具体实施中，胎儿代谢组学技术通常需要进行样本采集、代谢物的筛查和定量分析、基因组和代谢组数据的整合分析等步骤。可以通过单细胞技术、质谱分析、核磁共振等实验手段进行分析，每一步都需要严格的实验设计和操作，以充分保证结果的可靠性和科学性。
二、胎儿代谢组学技术的应用研究
目前，胎儿代谢组学技术在生殖医学领域中的应用主要集中在以下几个方面：
1. 胎儿生长发育情况的评估
胎儿代谢组学技术能够检查胎儿代谢的活性和代谢物的变化，从而了解胎儿的生长发育情况，识别潜在的发展异常和营养不良等风险。比如，对于早产儿、低出生体重儿或胎儿发育异常情况下的出生儿，胎儿代谢组学技术可以帮助医生了解其营养状况，为合理解决治疗方案提供科学依据。
2. 遗传性疾病筛查和诊断
许多遗传性疾病可以通过胎儿代谢组学技术进行筛查和诊断。在胎儿代谢组中，一些特定代谢物和酶活性的变化可以暴露出遗传性疾病的风险。比如，典型的先天性甲状腺功能减退症，胎儿血浆中T4和TSH浓度的异常值，就可以通过胎儿代谢组学技术进行评估和预测。
3. 药物代谢及中毒情况的评估
胎儿代谢组学技术还可以对胎儿的药物代谢及毒理特性进行评估。在妊娠期，孕妇在使用一些药物，比如孕酮、硝基甘油等时，可能会对胎儿产生不同程度的影响，而胎儿代谢组学技术可以很好地监测此类影响，了解到药物的代谢情况和影响程度。