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新型整合鞘脂组学高通量分析方法开发及应用

  科学家和临床医生经常看到大量与病理相关代谢物的改变,有时却不能找出任何特定通路中相关代谢酶的缺陷,阻断了下一步的干预治疗。为了促进特定代谢通路的代谢组学在转化医学方面的应用,迫切需求开发能够定向进行相关通路研究的快速代谢组学方法,这就要求能够充分网罗生理相关脂质的同时,还能够达到可被接受的精准半定量的目的。    

 

  目前为止,人类退型疾病的主要原因之一是鞘脂代谢的异常调节。鞘脂沉积的显著特征是溶酶体内异常累积鞘脂,溶酶体通常被视作细胞内的胃,将复杂的代谢物分解为细胞内的营养物质。哺乳动物鞘糖脂的分解代谢通路遵守严格的顺序性,降解过程中每一步的缺陷都会表现出病理特征(图1)。 

  

1:鞘脂降解过程特定步骤缺陷对应的疾病 

 

  以鞘糖脂紊乱作为例子,中国科学院遗传与发育生物学研究所税光厚研究组开发了一种快速的针对性检测鞘脂代谢改变导致的内溶酶体功能障碍的综合方法;应用此方法剖析小鼠出生后发育不同阶段心肌和神经中鞘糖脂的稳态特征后,研究人员发现:出生后发育的不同时期,内源性的LBPA与一些特定复杂鞘糖脂间存在显著地共调控;1)随着出生后的发育过程,心肌中LBPASM/Gb3之间共调控的变得更加紧密(图2a);2)而脑组织中LBPA与长链GM3间的共调控,随着发育降低(图2b)。鞘脂稳态随发育过程的改变,可能主要归因于不同发育阶段内溶酶体对复杂鞘脂选择性的分解代谢。因此,用此高效的方法检测在不同发育阶段,不同器官中鞘脂分解代谢是否正常,可能对发育过程评估器官是否健康有重要的意义。     

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2(a) 小鼠心脏从出生后发育至生殖衰老阶段不同时期的脂组学关联分析结果

(b) 图小鼠脑组织从出生后发育至生殖衰老阶段不同时期的脂组学关联分析结果 

       

  该研究结果将于1211日发表在国际主流期刊Analytica Chimica Acta (DOI:10.1016/j.aca.2018.01.015)。税光厚实验室林茜雯博士为本文第一作者。该研究得到了中国科学院和国家自然科学基金委的支持。