代谢组学及其在肿瘤生物学研究中的应用进展

表1 不同光谱学方法在代谢组学研究中的应用比较

分析技术	概述	优点	缺点
气质联用质谱(GC-MS[8])	用GC分离代谢物, 后MS鉴定,	高灵敏度、高重复性,	样品的准备较为耗时,
	可查库搜索, 植物代谢组研究	费用较低	并不适合所有化合物分离
	的优选方法
液质联用质谱[LC-MS	除了在分离上用LC分离,	越来越多地用于替代	费用较高, 较难操作, 且非
(Lipid chromatography-	其他与GC-MS相似	GC-MS作为样品分离	极性物质难以分离
mass spectrometry)[9]]		的手段, 耗时很少,
		高灵敏度
核磁共振(NMR[10])	广泛应用于药学和疾病中血	非破坏性的技术, 完全	与MS相比灵敏度较低,
	和尿样分析	自动化, 可重复性好,	共振波谱的代谢物难以
		从简单的一维图谱中	鉴定
		较易鉴定代谢物
傅里叶变换红外光谱	用代谢物的震动频率产生	高通量的首选筛选方法,	难以鉴定引起变化的代谢
测定法[FT-IR (Fourier-	代谢指纹图谱	费用较低, 较为准确	物, 对同类化合物的代谢
Transform infrared			产物分辨率低
spectrometry)[11]]
拉曼光谱测定法[Raman	FT-IR和红外光谱技术的拓展,	由于水有微弱的拉曼	分辨率低, 较难分辨同类
spectroscopy[12]]	依赖于激光照射后分散的	光谱, 因此可以观测到	化合物的代谢产物
	光点筛选	许多的官能团
代谢物微阵列	用96-孔板监测系统进行	在既定的条件下是很好	难以对未知的和异源性代
(Metabolite arrays[13])	表性分析和筛选	的筛选工具	谢产物进行筛选
薄层色谱测定法(TLC	用来追踪在不同培养条件下	便宜, 便捷	存在内在测定的变异,
Thin-layer	大肠杆菌中14C的糖代谢产物		限于特定条件下代谢物
chromatography[14])			的定量测定

表2 肿瘤代谢产物中的相关代谢生物标志物

代谢标志物	相关代谢功能	相关肿瘤特征
缬氨酸(Alanine)	与乳酸盐相结合, 在缺氧状态下组织中显著增高;	肝癌和脑肿瘤, 包括星形胶质瘤, 神经胶质瘤,
	通过丙酮酸盐的转氨基反应产生以致于阻止	脑膜瘤及神经上皮的肿瘤
	乳酸盐的显著升高[36]
饱和脂质	细胞膜的重要组成成分, 由NMR的脂质峰可以	其含量的变化水平与增殖、炎症恶性肿瘤、
(Saturated lipids)	确定其是在细胞膜的功能区还是在胞质囊泡内	坏死和凋亡紧密相关[37-41]
CCMs	包括胆碱、磷酸胆碱、磷酸卵磷脂等,	在凋亡和坏死期间其水平发生变化, 目前在各
	均是细胞膜的关键构成组分	种类型肿瘤中已发现其水平的改变. 如: 脑肿
		瘤、肉瘤、前列腺癌和肝癌[42-45]
甘氨酸(Glycine)	形成嘌呤所必须的前体	随着HIF-1信号通路的破坏其水平显著下降[46]
乳酸盐(Lactate)	糖酵解的终产物	在缺血和低氧期间其水平显著增高; 随其增高
		在弱血管化的肿瘤出现细胞内pH值显著降低;
		其增加率与肿瘤的范围即特定肿瘤的类型有关[47]
肌醇(Myo-inositol)	包含在渗透调节和容积调控的过程中	其水平在结肠腺癌、神经胶质瘤、神经鞘瘤、
		卵巢癌、星形胶质瘤和子宫内膜癌增高; 而在
		乳腺癌中降低[48-50]
核苷酸	产生DNA和RNA; 在脂肪酸和糖代谢	在神经胶质瘤细胞凋亡过程中其水平增高[51];
(Nucleotides)	中是一个关键的中间代谢物; 在ATP	CDP-胆碱在凋亡期间水平也增高[52-53]
	浓聚物中的改变是肿瘤活力状态的
	重要指示物
多不饱和脂肪酸	细胞膜尤其是线粒体的组分	凋亡期间, 在胶质瘤、去分化的多形态脂肪瘤
(PUFAs)		中增加[38,54-55]
牛磺酸(Taurine)	与渗透和容量调节相关; 是抗氧化剂,	在鳞状细胞瘤、前列腺癌和肝脏次生肿瘤中
	阻止细胞受自由基损伤	增加[56-57]