放射醫(yī)學(xué)論文

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1、代謝組學(xué)研究方法及其在放射醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用展望摘要：機(jī)體暴露于電離輻射下，一系列分子表達(dá)活性將發(fā)生變化，特異性改變的代謝產(chǎn)物可作為標(biāo)志物用于輻射損傷的鑒別分類(lèi)，該文綜述了目前已經(jīng)確定的或具有潛在功能的幾種輻射損傷標(biāo)志物的應(yīng)用價(jià)值，介紹了代謝組學(xué)研究方法用于輻射損傷的診斷和治療的目前研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：代謝組學(xué)放射醫(yī)學(xué)輻射損傷標(biāo)記物代謝組學(xué)是效仿基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究思想，對(duì)生物體內(nèi)所有代謝物進(jìn)行定量分析，并尋找代謝物與生理病理變化的相對(duì)關(guān)系的研究方式，是系統(tǒng)生物學(xué)的組成部分。其研究對(duì)象大都是相對(duì)分子質(zhì)量1000以?xún)?nèi)的小分子

2、物質(zhì)?；蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分別從基因和蛋白質(zhì)層面探尋生命的活動(dòng)，而實(shí)際上細(xì)胞內(nèi)許多生命活動(dòng)是發(fā)生在代謝物層面的，如細(xì)胞信號(hào)釋放（cellsignaling），能量傳遞，細(xì)胞間通信等都是受代謝物調(diào)控的。代謝組學(xué)正是研究代謝組（metabolome）——在某一時(shí)刻細(xì)胞內(nèi)所有代謝物的集合的一門(mén)學(xué)科。基因與蛋白質(zhì)的表達(dá)緊密相連，而代謝物則更多地反映了細(xì)胞所處的環(huán)境，這又與細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，藥物和環(huán)境污染物的作用，以及其它外界因素的影響密切相關(guān)。因此有人認(rèn)為，“基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)告訴你什么可能會(huì)發(fā)生，而代謝組學(xué)則告訴你什么確實(shí)發(fā)生了

3、?！庇捎诖x組學(xué)的研究對(duì)象代謝(物)處于生物系統(tǒng)生化活動(dòng)調(diào)控的末端，包含著反映生理現(xiàn)象的直接而又全面的生物標(biāo)志物(biomarker)信息，而且代謝物的種類(lèi)少于3000種，與其他組學(xué)所研究的對(duì)象相比要少得多，比較容易鑒定和定量，因此，代謝組學(xué)日益成為整體研究生命體系功能變化的有力的分析手段，目前已經(jīng)應(yīng)用于新藥研發(fā)、疾病診斷及發(fā)病機(jī)制闡明等領(lǐng)域，顯示出廣闊的應(yīng)用前景[1]。隨著代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)的不斷發(fā)展，該技術(shù)也已開(kāi)始應(yīng)用到放射醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尋找代謝產(chǎn)物中與輻射劑量相關(guān)的生物標(biāo)志物，將對(duì)輻射生物劑量學(xué)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用?，F(xiàn)

4、將代謝組學(xué)的主要技術(shù)手段，以及在放射醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景展望綜述如下。代謝組學(xué)研究方法代謝組學(xué)的研究方法與蛋白質(zhì)組學(xué)的方法類(lèi)似，通常有兩種方法。一種方法稱(chēng)作代謝物指紋分析（metabolomicfingerprinting），采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）的方法，比較不同血樣中各自的代謝產(chǎn)物以確定其中所有的代謝產(chǎn)物。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，代謝指紋分析涉及比較不同個(gè)體中代謝產(chǎn)物的質(zhì)譜峰，最終了解不同化合物的結(jié)構(gòu)，建立一套完備的識(shí)別這些不同化合物特征的分析方法。另一種方法是代謝輪廓分析（metabolomicprofilin

5、g）,研究人員假定了一條特定的代謝途徑，并對(duì)此進(jìn)行更深入的研究。對(duì)于代謝產(chǎn)物來(lái)說(shuō)，不僅只有質(zhì)譜峰這個(gè)特征。更進(jìn)一步說(shuō)，質(zhì)譜（MS）并不能檢測(cè)出所有的代謝產(chǎn)物，并不是因?yàn)橘|(zhì)譜的靈敏度不夠，而是由于質(zhì)譜只能檢測(cè)離子化的物質(zhì)，但有些代謝產(chǎn)物在質(zhì)譜儀中不能被離子化。代謝組學(xué)主要研究的是作為各種代謝路徑的底物和產(chǎn)物的小分子代謝物（MW<1000）。利用代謝組學(xué)工具發(fā)現(xiàn)輻射損傷在動(dòng)物體內(nèi)的相關(guān)生物標(biāo)志物。代謝組學(xué)檢測(cè)的生物樣品，包括生物體的各種體液，尿液、血漿或血清、腦脊液、精液、膽汁、細(xì)胞提取物以及生物組織樣品皮脂等。由于尿液、血漿

6、或血清取樣無(wú)侵性的特點(diǎn)，因而被廣泛用于代謝組學(xué)分析。很多因素對(duì)生物體的代謝有影響，如動(dòng)物的品系、性別、飲食、年齡、晝夜循環(huán)、藥物干預(yù)等阻[2]。因此，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，樣本收集時(shí)盡量使這些影響因素最小化。完整的代謝組學(xué)分析流程如下。1．樣品制備：包括樣品的提取、預(yù)處理和化合物的分離。在樣本準(zhǔn)備階段，所用的提取方法(包括液一液提取、固相提取、過(guò)濾等)應(yīng)該盡可能多地提取代謝物[3]。分析之前，常先用固相微萃取、固相萃取、親和色譜等預(yù)處理，用氣相色譜、液相色譜、毛細(xì)管電泳等進(jìn)行化合物的分離。2．?dāng)?shù)據(jù)

7、采集的儀器分析平臺(tái)：有多種分析技術(shù)用于代謝組學(xué)的分析研究，主要包括核磁共振波譜(NMR)、質(zhì)譜(MS)及質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。每種分析技術(shù)都可以幫助了解生物體代謝物的動(dòng)態(tài)水平。由于所分析對(duì)象的生化多樣性及濃度的差別較大，要對(duì)它們進(jìn)行無(wú)偏差的全面分析，單一的分離分析手段難以勝任，這就是為什么代謝組學(xué)需要眾多技術(shù)和數(shù)據(jù)聯(lián)用的原因。主要技術(shù)手段是核磁共振（NMR），質(zhì)譜（MS），色譜（HPLC，GC），其中以NMR為主。通過(guò)檢測(cè)一系列樣品的NMR譜圖，再結(jié)合模式識(shí)別方法，可以判斷出生物體的病理生理狀態(tài)，并有可能找出與之相關(guān)的生物標(biāo)志物（

8、biomarker）。為后期輻射損傷提供一個(gè)預(yù)知平臺(tái)。3．?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理及分析：代謝組學(xué)分析產(chǎn)生的是大量的多維信息，因此，充分運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)，對(duì)采集的多維海量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮降維和歸類(lèi)分析，從中有效挖掘出有用信息，對(duì)代謝組學(xué)分析結(jié)果的最終解釋至關(guān)重要。二、代謝組學(xué)在放射醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用自1895年倫琴(WC