微生物组学

代谢组学研究中标准化的样本处理与加工是获得准确结果的关键。本文阐述了如何利用标准化核磁共振（NMR）技术（例如，基于布鲁克-AvanceIVDr平台）对不同的样本处理方法进行评估，从而对上述观点加以证实。因此，标准化1H-NMR是一种快速、可靠的生物流体样本细微变化监测方法。代谢组学分析可测量样本中的所有小分子，包括基质、中间代谢物和代谢的最终产物。因此，它可以提供样本采集时身体功能和状态的完整画面。它还能提供有关疾病诊断、预后、治疗监测以及身体对饮食或环境变化的反应的重要信息。在代谢组学研究中，可以使用任何生物流体，但血液和尿液最为常用，这是因为它们最容易获得。血液和尿液代谢组能反映出被研究的整个生物体的代谢状态，因此会受到健康、疾病和饮食状况的影响。代谢谱分析通常使用核磁共振（NMR）或色谱质谱（LC-MS或GC-MS）来实现。尽管质谱法具有更高的灵敏度，但得益于样本制备、测量和处理的标准化，NMR法更易于操作，且样本制备量最少，重现性高1。由于样本中代谢物的性质和浓度将构成研究结论的基础，因此所分析的化学成分必须准确反映出样本采集时的状态。工作流程的差异可能会影响所获得的结果，从而增加出现实验室间差异的可能性。因此，准确了解样本处理与加工中的偏差会对代谢曲线产生怎样的影响，以确保高准确度和可重复性分析是非常重要的。

妊娠期糖尿病通常是一种发生在孕妇身上的暂时性糖尿病。在这种情况下，怀孕期间产生的激素会导致身体失去使用胰岛素的能力，而胰岛素是一种肽类激素，它驱动碳水化合物衍生的葡萄糖进入细胞，然后作为能量使用。怀孕期间与此有关的常见激素包括雌激素、皮质醇和催乳素。近年来，妊娠糖尿病的患病率急剧上升，但这种上升的原因仍未完全确定。 此外，妊娠糖尿病的发病机制尚不清楚。 肠道微生物群与妊娠糖尿病之间的联系 基于之前的研究，一项新的代谢组学研究的研究人员表示，孕妇的肠道微生物群可能是妊娠糖尿病生物标志物的来源。在这项研究中，来自中国的研究人员研究了肠道微生物群的变化对妊娠糖尿病患者和非妊娠糖尿病患者的循环代谢物的调节效应。 该研究纳入了进入中国医院的40名孕妇，其中一半患有妊娠糖尿病。研究人员收集了过夜的空腹粪便样本，以研究和比较妊娠期糖尿病患者和非妊娠期糖尿病患者的肠道微生物群的变化。 研究人员使用布鲁克600 MHz AVANCE III核磁共振（NMR）波谱仪，对血浆样品进行了基于1H-NMR的非靶向代谢组学分析。

本研究中将使用结合TransOmics信息学软件的沃特世组学研究平台和采用离子淌度Tof MS (SYNAPT G2-S HDMS)的HILIC-UPLC分离可实现复杂生物混合物的多维分离，改善脂质分析中获取的信息。HDMS对照软件和TransOmics信息学软件可帮助实现生物样品之间的比较。

近年来，代谢组学受到研究者越来越多的关注，是当今分析化学和生命科学的一个前沿的交叉学科，有广阔的发展前景。代谢物种类众多，在体内的分布广泛，且不同代谢物的浓度范围相差极大，这对分析仪器及数据分析手段均提出了巨大的考验。许国旺研究员课题组（大连化物所高分辨分离分析及代谢组学组）是我国最早进行代谢组学研究、同时也是目前国内外实力最强的专注于代谢组学研究的课题组之一：该课题组多年来根据分析化学的特点和国际前沿研究领域的发展趋势，立足于中国现状，结合国家重大应用领域的需求与自身技术优势，以分离分析研究为立足点，生命科学、重大疾病、中医药现代化、公共安全等领域的复杂样品分析为切入点，开展极端复杂体系分析的方法学研究及其应用、代谢组学方法及其应用研究和转化医学等工作。目前，课题组拥有以许国旺研究员为核心的固定职工17人，现有硕、博士研究生20多名，学科背景涵盖分析化学、生物化学、临床医学、药学和微生物学等领域。

永诺医学基于宏基因组学(mNGS)技术开发的病原微生物临床检测项目，mNGS能对疑似感染样本中病原体进行全面、快速、准确的检测和分析。辅助临床医生制定精准诊疗方案。

本研究中将使用结合TransOmics信息学软件的沃特世组学研究平台和采用离子淌度Tof MS（SYNAPT G2-S HDMS）的HILIC-UPLC分离可实现复杂生物混合物的多维分离，改善脂质分析中获取的信息。HDMS对照软件和TransOmics信息学软件可帮助实现生物样品之间的比较。

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食品组学作为一门科学，是利用基因组学、蛋白质组学和代谢组学的数据来确定食品的分子特征，以全面研究食品的。近两年来，一门新科学，也就是食品组学已逐渐被人们熟知。这门科学可以从更宽泛的角度来定义特定的食品。仅仅知道宏量营养素的组成或只了解其中某些成分的详细信息，已不能满足当下的需求。从健康特性角度出发研究新型食品的生产，或者从类似角度对现有食品进行归类，都需要用到基于食品组学的新的详细定义，特别是针对那些原产地和名称受到保护或者属于法律规范范畴的食品。事实上，近年来国际食物组学会议已成功举办了两次。作为一门科学，食品组学通过基因组学、蛋白质组学和代谢组学的数据来测定食品的分子结构，以便对其进行全面研究。气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）等多个平台均可用于研究代谢物的特性。但得益于现代模拟数字转换器（ADC）的发明，使用NMR具有以下多项优势：重现性高、样品制备简单，且由于其动态范围广，NMR能提供被测生物样品中有关分子组成的详细且可靠的信息。即便其灵敏度略低于其它技术，NMR仍可以完全复原生物生命系统的代谢状态。

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通过impact II Q-TOF 质谱进行蛋白组学和代谢组学研究，可以深入观察到合理的菌种如何设计提高了生物生产效率。基于代谢组学和蛋白组学的组学研究，可以找到精氨酸合成途径改变的理由和解决生化合成途径存在的瓶颈。

赛默飞基于其超高分辨的静电场轨道阱（Orbitrap）质谱平台结合其功能强大的软件平台，提供代谢组学全流程解决方案。该方案不仅覆盖从极性代谢物到非极性代谢物的全面检测、峰提取与定量、统计学分析与可视化作图、代谢产物的全面鉴定、代谢通路分析等全流程的要求，而且还整合了从非靶标生物标记物发现到靶标生物标记物验证的代谢组学不同层次的分析需求。

生物学是复杂的。为了解释这些复杂性，代谢组学分析需要复杂的分析技术和先进的软件解决方案。Thermo Scientific™ Orbitrap™ GC-MS HRAM 代谢组学库是第一个商用高分辨率精确质量（HRAM）电子电离（EI）代谢组学数据库。包含超过 800 种代谢物的 900 条专门的保留指数索引，范围涵盖植物、动物和微生物中初级和次级代谢产物（包括挥发物）。将功能强大的 Orbitrap 质谱技术和独特的 Thermo Scientific 软件数据处理工具相结合，能够比以往更容易地应对代谢组学实验中非靶向检测带来的困难和挑战。

传统的微生物分类和鉴定方法主要以微生物的形态结构和培养特性观察、生理生化实验结果作为鉴定依据，鉴定过程较为繁琐、复杂，需花费大量的人力劳动，效率较低。由于这种技术方法的局限，直接导致相关的研究很难深入。而近年来分子生物学的发展，为微生物的分类鉴定工作，特别是真核微生物群体多样性相关研究提供了较为简便和准确的方法。

MALDI Guided SpatialOMx，即基于质谱成像定位的空间多组学分析，完美的将MALDI成像技术和传统LC-MS/MS组学流程结合在了一起，它的特点是利用了MALDI成像技术能在分子原位对生物分子进行定位的特点，在生物组织的内部锁定目标微区（ROI，Region of Interests），在对该目标微区实施激光微切割（LCM，laser capture microdissection）后，进行LC-MS/MS组学分析，从而实现了深度的蛋白组信息挖掘。

基于全谱二维液相系统与LCMS-8060NX联用，建立了可用于同时分析各种生物样品中的亲水性和疏水性代谢物的分析方法。该方法同时测量417种LogP值介于-10.3~21.9的生物代谢物；各化合物均具有良好的日内、日间重复性以及良好的线性关系。用不同的生物样品（如血浆、血清、尿液、粪便、精浆和肝脏）进行了适用性测试，发现在所有生物样品中均检测到了208种（417种中的一部分）相同的代谢物。将该方法应用于膀胱癌的病例/对照代谢组学研究中，鉴定出了30种差异代谢物，这些代谢物参与了碳水化合物和氨基酸代谢。

得益于增强型主动离子管控技术（AIM+），TSQ Altis三重四极杆适用于复杂生物学样本中低丰度蛋白的分析，可以完成蛋白组学中的相对定量和绝对定量实验，全面提升了蛋白组学中的定量验证能力。此外，基于高分辨Orbitrap的蛋白质组学的发现型研究到基于TSQ Alits的蛋白质组学定量可以实现无缝对接，用于潜在生物标志物的发现、验证和确认。

代谢组学是一门应用高通量测试平台研究生物代谢过程中的小分子代谢物的科学。作为生物体内众多代谢反应的产物，其代谢物的含量始终处于动态变化中。因此，所谓“代谢组特征”反映的是来自于活体组织的生物样本的生理状况。

应用 Thermo Scientific TSQ 8000 对 IRRI 提供的不同基因型的大米进行代谢组学表征研究，旨在鉴定出能够区别不同种类、品质大米的潜在生物标记物。无论代谢组学测试流程中的无目标性分析还是目标性定量分析，TSQ 8000 均运行良好，展现了它的一级质谱全扫描、SRM 和同时进行一级质谱全扫描 / SRM 扫描模式对于表征、定量宽动态范围内的主要代谢物的独特优势。

从事基因组学研究的科学家们都知道，为下游应用提供更好的核酸样品，对于整个工作流程至关重要。我们新一代测序解决方案除了目前该技术在整个流程中的瓶颈――核酸定量、样品制备、分析及信息学。我们是为数不多的能提供基因组学工作流程上下游技术的合作伙伴。这些技术包括自动化、微流控和生物信息学平台，可帮助科学家高效分析核酸。标准化硬件配置并内置预验证实验程序的自动化工作站，结合可以测量核酸各项基本指征的LabChip GX Touch系统，可以灵活的支持NGS领域中的各种新方法及试剂盒，并提供质量控制。我们拥有知名的核酸提取、自动化液体处理、NGS文库制备、DNA/RNA定量分析等技术，以及相关应用领域的专业知识。作为您的合作伙伴，我们真正理解您关注的问题，从而能够为您提供满足您科研需求的综合解决方案。一站式供应，提供您所需的应用支持，让您赢在起点。?

代谢组学旨在表征和定量生物系统中的完整小分子代谢通路或代谢物组。代谢物组包含小分子多元混合物（包括氨基酸、糖和磷酸糖、生物胺和脂质）。非靶向代谢组学极具挑战性，因为其要求定性和定量上百个不同种类化合物，而有关这些代谢物的经验知识有限。因此，有必要使用一个既可以以非靶向的方式灵敏检测特定分子，又可以提供精确质量数信息，用于确认未知物并对其进行结构解析的检测系统。

代谢组学旨在表征和定量生物系统中的完整小分子代谢通路或代谢物组。代谢物组包含小分子多元混合物（包括氨基酸、糖和磷酸糖、生物胺和脂质）。非靶向代谢组学极具挑战性，因为其要求定性和定量上百个不同种类化合物，而有关这些代谢物的经验知识有限。因此，有必要使用一个既可以以非靶向的方式灵敏检测特定分子，又可以提供精确质量数信息，用于确认未知物并对其进行结构解析的检测系统。

这项发表在《美国呼吸细胞与分子生物学杂志（American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology）》上的研究提取了PM2.5污染样品中的有机和水溶性成分并找出其化学表征。对这些PM2.5提取物的致病物的筛选采用人鼻粘膜纤毛上皮细胞培养物的全转录组反应进行检测（转录组测序）。

应用 Thermo Scienti?c TSQ 8000 对 IRRI 提供的不同基因型的大米进行代谢组学表征研究，旨在鉴定出能够区别不同种类、品质大米的潜在生物标记物。无论代谢组学测试流程中的无目标性分析还是目标性定量分析，TSQ 8000 均运行良好，展现了它的一级质谱全扫描、SRM 和同时进行一级质谱全扫描 / SRM 扫描模式对于表征、定量宽动态范围内的主要代谢物的独特优势。

宏基因组学(Metagenomics)，也称元基因组学，即“绕过对微生物个体进行分离培养，应用基因组学研究策略对自然环境/临床样本中的微生物遗传组成和群落功能进行研究”的学科。

赛默飞为蛋白质组学研究提供包括创新的化学试剂、高效的分离产品、领先的色谱质谱技术、以及蛋白质组学数据处理软件产品的最先进和完整的解决方案，帮助科学家们大幅提高研究工作的效率，更有信心地面对蛋白质组学研究的挑战。

本实验将以能高效生产含硫代谢产物—麦角硫因的大肠杆菌作为样品，对在合成基质的半胱氨酸时使用的硫源中添加了硫代硫酸盐或硫酸盐，通过代谢组学和脂质组学的方法来评价有关含硫代谢产物依赖于培养过程的变化实例进行介绍。本次分析中，确认到了49种一次代谢产物成分，56种磷脂质成分。本研究以与半胱氨酸产生相关的含硫代谢产物为中心，对大肠杆菌的培养过程相对应的代谢变化进行了回顾，通过采用三重四极杆质量分析装置进行的代谢组学分析和脂质组学分析相结合，使更为详细的代谢变化评价成为了可能。

Compound Discoverer和 TraceFinder 自动化数据处理使得检测及鉴定发生具有统计显著性的改变的代谢物变得流畅、简单。本文描述的代谢组学工作流程能够促进及时且可靠的数据采集、数据处理和结果阐释。Q Exactive GC 系统是一个有力的分析工具，可以用于研究复杂的细菌相互作用中的代谢变化，有助于提供前所未知的、关于分子水平上病原菌之间的相互作用的信息。Q Exactive GC 质谱仪是一种独特的分析工具，仅需简单设置即可通过全扫高分辨实验检测大量小分子代谢物。

本文应用发现代谢组学的精确质量Q-TOF LC/MS 工作流程，研究了处于早稳定期和晚稳定期的细菌。所采用的软件可批量处理数据，使得数据分析更高效且实现了自动化。应用Agilent MassHunter Profinder（批量特征提取软件）总共从正离子数据中获得了488 个特征，从负离子数据中获得了623 个特征。采用Mass Profiler Professional (MPP) 进行的统计学分析揭示了细菌在早稳定期和晚稳定期丰度具有显著差异的特征。在正离子数据中，有57 个特征在早稳定期中的丰度要高于晚稳定期。而在负离子数据中，有52 个特征在早稳定期中的丰度要明显高于晚稳定期。为了理解这些代谢组学数据的生物学和生物化学背景，我们通过数据库搜索、精确质量MS/MS 谱库匹配，以及MS/MS 分子结构关联对超过100 个差异特征进行了标注和鉴定。