Metabolomický výzkum

Použití metabolomiky

Metabolomika se svými širokými možnostmi využití významně ovlivňuje farmaceutický výzkum tím, že identifikuje biomarkery nemocí a hodnotí toxicitu personalizované medicíny. V integraci funkční genomiky hraje klíčovou roli při předpovídání funkce genů studiem interakcí mezi genomem, transkriptomem, proteomem a metabolomem. Mikrobiální těžba těží z metabolomických poznatků pro lepší optimalizaci kmenů, zatímco rostlinná metabolomika pokračuje v zemědělských biotechnologiích prostřednictvím studia rostlinných metabolitů. Výzkum životního prostředí využívá metabolomiku k testování účinků znečišťujících látek a optimalizaci výroby biopaliv, zatímco výzkum v oblasti výživy využívá metabolomiku k hodnocení úrovně výživy a zajištění bezpečnosti potravin. 

Poznání metabolitů a metabolomu

Vzájemné působení metabolitů v biologickém systému se označuje jako metabolom. Metabolom je kompletní soubor metabolitů v organismu nebo biologickém vzorku. Metabolity jsou sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností, zpravidla menší než 1,5 KDa, které jsou meziprodukty nebo produkty cest biosyntézy/katabolismu. Příkladem jsou aminokyseliny, nukleotidy, lipidy, které jsou často studovány samostatně v rámci lipidomického výzkumu. Primární metabolity jsou endogenní a přímo se podílejí na normálním růstu, vývoji a reprodukci. Sekundární metabolity jsou exogenní a nepodílejí se na těchto procesech, ale mají důležité ekologické funkce.

Metabolomické dráhy a analytické techniky

Metabolomické dráhy jsou zkoumány s využitím metabolitů, enzymů, separačních nástrojů a analýzy a značení metabolitů. Dvěma běžnými technikami metabolického profilování jsou cílené a necílené metabolomické analýzy. Cílená analýza kvantifikuje specifické známé metabolity, zatímco necílená analýza poskytuje globální metabolický profil pro známé i neznámé metabolity. Metabolický fingerprinting je rychlá globální analýza bez záměru specificky identifikovat každý metabolit.

Metabolomický pracovní postup a analytické metody

Metabolomický pracovní postup zahrnuje integrovaný přístup přípravy vzorků, standardizace, kalibrace, separačních metod, detekce metabolitů a analýzy dat. Mezi běžné typy vzorků patří plazma, moč, sliny, tkáně a buňky. Separační metody, jako je plynová chromatografie (GC), vysoce účinná kapalinová chromatografie (HPLC) nebo kapilární elektroforéza (CE), jsou spojeny s detekčními metodami, jako je hmotnostní spektrometrie (MS). Mezi analytické techniky běžně používané při detekci metabolitů patří MS, nukleární magnetická rezonance (NMR), infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FT-IR) a Ramanova spektroskopie. Pro analýzu metabolomických dat jsou zapotřebí sofistikované nástroje a software, které zajišťují přísnou identifikaci a kvantifikaci sloučenin a přesnou interpretaci dat.