القائمة الرئيسية

الصفحات


يغطي التسلسل العام على مستوى الجينوم أكثر من 25000 جين ، مقارنة بأكثر من 1400 نواتج أيضية يمكن قياسها عن طريق الأيض الكلي. على الرغم من أن العدد صغير ، إلا أنه يمكن القول إن المستقلبات ازدادت نشاطًا في العشرين عامًا الماضية لأن المستقلبات يمكن أن تعكس بشكل مباشر خصائص الأنماط الظاهرية البيولوجية.



طريقة البحث الأساسية


يمكن تقسيم الأيض إلى نوعين: الأيض والأيض المستهدفة.


الأيض الكلي ، كما يوحي اسمه ، يكتشف جميع المستقلبات ؛ أثناء عمليات التمثيل الغذائي المستهدفة ، فإنه يركز بشكل أكبر على مسارات استقلابية معينة ، مثل دورة كريبس ، وتحلل السكر ، وما إلى ذلك. في هذا الصدد ، اقترح البروفيسور فانغ أنه على الرغم من أن تغطية الأيض الكلي أوسع ، فإن الحساسية ليست كافية ؛ إذا كانت هناك بعض القرائن التجريبية أو الأدبية ، فمن الأفضل النظر إلى الأيضات المستهدفة.


بالإضافة إلى ذلك ، تطورت أيضًا عملية التمثيل الغذائي للدهون في السنوات الأخيرة ، وهي تنتمي إلى المجال الناشئ. بسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة للدهون ومعظم المستقلبات ، تتطلب أيض الدهون طرق فصل مختلفة باستخدام الأيضات الشائعة.


الأول هو استخراج عينات من "مجموعة الأدوية" و "المجموعة الضابطة" ، يليها مقياس الطيف الكتلي اللوني للغاز (GC-MS) أو قياس الطيف الكتلي للطور السائل (LC-MS) للحصول على البيانات ، والرنين المغناطيسي النووي (MRI) أقل استخدامًا نسبيًا.


يعد تحليل البيانات جزءًا مهمًا جدًا من عملية التمثيل الغذائي. يجب تعديل العديد من المعلمات ، ثم يتم استخدام التحليل الإحصائي لتحديد المستقلبات التي تغيرت. تتضمن المعلومات الهامة ما يلي: كتلة دقيقة ، إلخ. ثم يتم تحليل البيانات المتغيرة لمسارات الأيض ، عادةً باستخدام قاعدة بيانات KEGG. وبالمثل ، فإن قواعد البيانات هذه لديها الآن القليل من المعلومات حول التمثيل الغذائي للدهون.


مثال على البحث الأكاديمي


على الرغم من أن كل شخص لديه آمال كبيرة في علم الأيض لاكتشاف المؤشرات الحيوية ، إلا أن الواقع لا يزال قاسيًا. نظرًا لأن خصوصية المستقلبات المتعلقة بالمرض ليست قوية بما يكفي ، فقد تسبب العديد من الأسباب تغييرات في نفس المستقلب ، لذلك من الصعب تحديد ما إذا كان قد تم الحصول على المرض من خلال مستقلب. توجد الآن نماذج تحكم من خلال مجموعة من التغييرات الأيضية ، لكنها لم تشهد بعد تطبيقًا إكلينيكيًا.


إذن ما هي النقاط الساخنة للبحث في الأوساط الأكاديمية؟ أحد المفاهيم الأكثر إثارة للاهتمام هو التنظيم الأيضي ، والذي يتعلق بتنظيم المستقلب للتعبير الجيني. في الماضي ، كان يُعتقد أنه تعبير عن إنزيمات تنظيم الجينات ، والتي بدورها تنظم عملية التمثيل الغذائي. وجدت بعض الدراسات الحديثة أن محتوى بعض المستقلبات في الخلايا يؤثر على التعبير الجيني للخلايا وحتى على مصير الخلية. هذه عملية تأثير متبادل وذات اتجاهين.


على سبيل المثال ، وجدت مقالة العام الماضي في Cell أن محتوى الأرجينين تغير بشكل كبير أثناء تمايز الخلايا التائية المناعية. يمكن أن يؤدي تغيير تركيز الأرجينين إلى تغيير مصير الخلايا التائية.


الاتجاه الآخر هو القيام بـ "علاج طبي دقيق". مرضى مختلفون ، أثناء تناول الدواء ، يكون لبعض الناس تأثير جيد ، والبعض الآخر لا يعمل بشكل جيد ، لماذا؟ هل من الممكن التنبؤ بحساسية المريض للأدوية مسبقًا عن طريق تحليل التمثيل الغذائي لعينات الدم؟ يوجد الآن المزيد من التسلسل الجيني في هذا المجال ، ولا تزال عمليات التمثيل الغذائي نادرة نسبيًا. بالطبع ، هناك بعض الجدل حول ما إذا كان يمكن أن تلعب الأيض مثل هذا الدور في النهاية.


آخر اتجاه بحثي أكاديمي مذكور ، من خلال طرق البحث الجديدة ، يعيد كتابة بعض المفاهيم البيوكيميائية.


في الماضي ، كان هناك العديد من المفاهيم ، وتراكمت الخبرة لأنه لم يكن هناك طريقة للكشف عن قيود الشروط الفنية. ويمكن لتكنولوجيا اليوم إعادة تحليل ودراسة هذه القضايا.


اعتبارات التصميم التجريبية


طالب يقوم بدراسة بيولوجية ، ما الذي يجب أن تنتبه إليه إذا كنت تريد استخدام الأيض للحصول على بعض البيانات؟


بادئ ذي بدء ، لمعرفة المشكلة البيولوجية التي تدرسها ، يمكن أن تجيب الأيضات على بعض الأسئلة ، أي أنك لست بحاجة لإجراء هذه التجربة. في بعض الحالات ، لا تكون التغييرات في الأيض كبيرة بشكل خاص ، وقد لا يتم ملاحظة التغييرات ، مما يضيع الوقت. بشكل عام ، التغييرات الرئيسية هي أمراض التمثيل الغذائي والأورام. في السنوات الأخيرة ، كان هناك العديد من التطبيقات في مجالات الاستجابة المناعية ، والخلايا الجذعية ، وعلم التخلق ، ولكن يحتاج كل باحث في الموضوع إلى فهم متعمق لموضوع البحث ، ومن ثم دراسة مشاكل محددة من خلال علم الأيض.


ثانيًا ، إذا تم تحديد أنه يجب القيام به ، فتواصل مع القسم الفني قبل التجربة لفهم كل خطوة من خطوات معالجة العينة للتأكد من عدم وجود خطأ. على سبيل المثال ، العديد من المستقلبات غير مستقرة ، ويجب أن تكون عملية جمع العينات منخفضة الحرارة ؛ كم عدد الخلايا والأنسجة التي تحتوي على حجم عينة كافٍ ، سيؤدي حجم العينة الصغير جدًا إلى اكتشاف العديد من المستقلبات ؛ تصميم مجموعة تحكم جيدة لتكون موثوقة المقارنة ؛ هناك أيضًا عينات من عدد المجموعات المكررة التي يجب جمعها ؛ سواء كنت ترغب في تحليل المستقلب المشترك أو التمثيل الغذائي للدهون ، وما إلى ذلك.


مرة أخرى ، من الأفضل أن تجد خبيرًا متمرسًا لمناقشة كيفية النظر إلى التغيرات الأيضية. نوصي بالنظر في التغييرات العامة أولاً ، ثم النظر إلى المسار.


إذا كنت تجري تجارب وسم نظائر غير مشعة ، فهناك المزيد مما يجب ملاحظته: اختيار مواقع وسم النظائر ووقت جمع العينات مهمان. التجارب المسبقة مطلوبة بشكل عام لتحديد الوقت اللازم لتحويل المستقلب في نظام تجريبي. يتطلب هذا النوع من التجارب معدات عالية نسبيًا وهو مكلف نسبيًا. يجب توضيح ذلك بالتفصيل قبل التجربة.


أخيرًا ، على الرغم من أنها بيانات "دراسة جماعية" ، يحتاج الباحثون إلى "فرضية" واضحة نسبيًا ، وهي الفرضية. نظرًا لوجود العديد من مستقلبات التغيير ، والتي تعتبر التغييرات الأيضية الأكثر أهمية ، فقد لا يزال يتطلب قراءة تجريبية وأدبية لتضييق النطاق.


آفاق التطبيق الصناعي


هناك بعض التطبيقات في البحث والتطوير:


1 البحث السريري عن المؤشرات الحيوية. على الرغم من عدم وجود طريقة معتمدة حاليًا لاكتشاف المرقمات الحيوية عن طريق قياس الطيف الكتلي ، إلا أن السوق سيكون كبيرًا إذا تم تطوير مرقم حيوي موثوق به. نظرًا لأن الأيض يتغير باستمرار مقارنة بعلم الجينوم المستقر ، فقد يحتاج المريض إلى إجراء اختبارات متعددة في مراحل مختلفة من المرض.


2 طبياً ، قد يحل محل بعض مقايسات الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) لأن خصوصية مطياف الكتلة ستكون أعلى. هناك آمال في تطوير بعض عناصر الاختبار الروتيني ، مثل تشخيص الزفير لسرطان الرئة.


3 وضع برامج تغذية محددة للأثرياء. يمكن للأيض الغذائي اكتشاف العناصر الغذائية المفقودة في الجسم ومعرفة البنية الغذائية اللازمة لتحسين الصحة.


4 عمليات التمثيل الغذائي للدواء. كما ذكرنا سابقًا ، من المعروف من خلال التغيرات الأيضية أن أنشطة الإنزيم في الفرد مرتفعة ، وبالتالي التنبؤ بالآثار والآثار الجانبية للدواء في المرضى الفرديين.


لم يشهد التطبيق الصناعي للأيض سوقًا كبيرًا حتى الآن. تقدم بعض الشركات القائمة بشكل أساسي خدمات للجامعات والأبحاث.


reaction:

تعليقات