国际代谢组学专家访谈·代谢组学分析平台的建设

本栏目主要以代谢组学领域内的杰出科研人员的访谈为主。该栏目为来自全球各地的知名代谢组学专家创建了展示自我的舞...

本栏目主要以代谢组学领域内的杰出科研人员的访谈为主。该栏目为来自全球各地的知名代谢组学专家创建了展示自我的舞台。

Philip Britz-McKibbin是加拿大汉密尔顿麦克马斯特大学（McMasterUniversity）化学和化学生物部门教授以及加拿大囊性纤维化协会研究员。他的研究兴趣主要集中于生物分析化学和代谢组学，他能够设计很先进的分析策略对生物样本中的代谢物进行定量与识别，并对它们与蛋白质之间的相互作用进行特征分析。Philip实验室的主要目的就是发现新的生化标记物，以便于可以支持与人类疾病相关的早期检测和治疗。

Metabolomics Interview (MN, MetaboNews; PBM, Philip Britz-McKibbin)

PBM：我在2001年到2003年的时候呆在日本，那时候我还是一个博士后研究人员，就在那时我第一次被介绍到一个探索式代谢组学研究项目中。那时候，我拜访了日本应庆大学的高级生物科学研究院，目前这个研究院用他们独有的毛细血管电泳质谱（CE-MS）仪器建立起代谢组学研究所需要的基础设备。当我在2003年回到加拿大之后，我开始了我的人生当中第一次的教职人员之旅，我们科研小组的任务就是为代谢组学带来扩展CE-MS的性能。对于仍处于襁褓内的代谢组学研究和技术发展而言，这的确是我人生当中一段有趣的时期。PBM：对于以MS为基础的代谢组学而言，主要的障碍就是目前仍旧存在低样本产量和相当高的资金投入，尤其是当我们使用传统的分离技术时。因此造成的结果就是，为了数据的获取和预处理我们需要大量基础设施和人力资源的投入。我们的科研小组最近介绍了一种复合分离平台，这种平台可以实现更高通量的代谢组学试验研究，我们将这个平台简称为(MSI)-CE-MS。本质上来说，当在一条毛细血管或者MS仪器中确保数据的高保证性能是，总计数量为10个的离散样本的连续注射可以用于通量的提高。这种途径已经成为游戏规则的改革者，因为它可以让我们事半功倍，同时可以为生物标记物的发现执行更快的数据处理流程。PBM：我们的科研小组将持续关注分离科学的基础性研究，包括溶质离子化效率和电迁移行为的预测模型开发，伴随化学衍化法作为一种扩展代谢物覆盖的方式。我们现在也参与到几个让人感到非常兴奋的合作研究项目中，包括为改进个人水平健康产出而提倡的实操培训。我们的团队也正在积极地探索更加先进的婴儿囊性纤维病的代谢特征，来改进以人口为基础的新生儿筛选项目。我们还为防止慢性病的恶化制定了食谱介入疗法。PBM：加拿大很多融资机构意识到了代谢组学的重要性。然而，想让加拿大国家的科院人员保持国际水准的竞争力，我们还要经历很长的道路。代谢组学创新中心（埃德蒙顿/维多利亚）是代谢组学研究的最前线，因为该中心广受欢迎的生物信息学工具、代谢组数据库和定量分析服务受到了高度认可。在大学当中还有不少独立科研团队正在研究和生物医疗、营养学和环境相关的代谢组学。因此我们急需建立起一个全国性的财团机构来保障在先进的培训项目建立的同事可以有更多资助基金的支援。PBM：实际上，尤其是在日本以外的国家，CE-MS在某种程度上仍旧是代谢组学研究领域内的一个相对边缘化的分析平台。但是CE正在经历一场属于自己的“复兴之路”，鉴于浓度灵敏度改进技术的发展，它在生物制药行业当中不断扩大的使用，包括完整蛋白质分离、肽图分析和多糖分析。现在有很多供货商的支持和专业培训，我们很乐观的看到MSI-CE-MS将会为科研人员提供很大的激励作用，让我们的这个平台可以成为一个解决“离子代谢”的独立生存的平台。和亲水作用色谱相比，MSI-CE-MS的优势在于更高样本产量的形成，更低的运行成本、独有的数据处理工作流程、最小化的样本预处理需求、更优越的定量分析性能和体积限制方面的兼容性。使用标准化的操作协议仍旧是我们在未来的日子里需要攻克的目标。PBM：就像其他科研人员已经验证的那样，代谢组学为我们提供了刻画和人类健康有关的埋藏在基因的复杂相互作用之中以及胃肠道微生物的有机体分子表型的特征。代谢组学用很多种方式超越了传统的分子生物领域，因为代谢物不仅仅和内源性细胞过程（比如中央能量代谢）息息相关，它还代表了膳食的外源性生物活性成分。本质上来讲，代谢组学提供一种整体的更好了解对人类健康有影响的混杂因素的途径。PBM：除了敏感度相关方面存在的限制之外，样本处理量和数据兼容性等其他主要障碍仍旧存在，尤其是未知代谢物的鉴定、数据自动预处理，动态代谢通路的显著性的机械式观点。和其他组学早期被赋予的期望一样的是，较少故障的出现需要依靠使用经验证的协议进行的实验设计和统计解释。这对于代谢组学研究成果的转化并最终对社会产生效益而言至关重要。PBM：我们需要更好的周边服务和教育培训才能让代谢组学得到更广泛的研究人群的关注，包括让政府和相关行业联手克服一些最基本的挑战。比如代谢组学协会北美分部最近被告知要以更加优质的协作活动并向会员保证让他们获取到该协会创建的初衷最核心的利益。PBM：总体来讲，在过去几年当中代谢组学的投资机遇有了快速的增长，这可以从美国国立卫生研究院共同基金得到反馈。即使加拿大缺少代谢组学相关的国际化项目，但是融资机遇仍存在，而且这些基金分散在不同的机构当中（CFI, Genome Canada, CIHR, NSERC），这些融资分别用于基础设施建设、个人培训和科研项目。然而最近和微生物组、营养、流行病学等相关的跨学科领域的倡议已经引起了人们对于代谢组学作用的高度重视。PBM：当这个领域日趋成熟的时候，以研究组群为基础的代谢组学标准对于确保高质量科学研究的发布，减少科研偏见并顺应重复性实验而言有非常重要的作用。最有声望的一些期刊现在对报告的要求很少，包括实验设计细节描述、样本预处理、代谢物鉴定、数据预处理以及统计分析。

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