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医学代谢服务 - 代谢流分析

产品介绍

 

代谢流的流动过程类似“流体流动”过程,它具备流动的一切属性,诸如方向性、连续性、有序性、可调性等,并可以接受疏导、阻塞、分流、汇流等“治理”,也可能发生“干枯”和“溢出”等现象。

代谢流研究代谢物的丰度变化及可能被激活的代谢通路,而代谢流研究代谢物如何形成,利用同位素示踪法追踪代谢物参与了哪条代谢通路,在通路中的流向及规律,解释了生物系统中的生物学问题,将代谢的研究提高到更高的水平,拓展了代谢组学研究的视野。

 

目前常用的代谢流分析方法:

1.基于13C标记的葡萄糖(Glucose)碳代谢流分析

2.基于13C标记的谷氨酰胺(Glutamine)碳代谢流分析

3.基于15N标记的谷氨酰胺(Glutamine)氮代谢流分析

 

应用领域

代谢流分析尤其是基于13C标记的代谢流技术已成为近年来的研究热点技术之一,在肿瘤、糖尿病、植物和微生物工程研究中大放异彩。

 

研究平台

采用Agilent 6545 Q-TOF LC/MS,可提供更高的分离能力和灵敏度。将6545的强大分析能力与高效的MassHunter数据挖掘工具和PCDL配合使用,将得到更准确的分析结果。

另外,我们采用安捷伦推出的全新的定性代谢流解决方案—MassHunter VistaFlux工作流程,该方案整合四大功能软件Pathways to PCDL,PCDL Manager,Profinder及Omix Premium,自动化完成定性代谢流全流程的数据分析需求:目标通路靶标代谢物示踪列表的自动生成、同位素异数体(Isotopologues)丰度信息的完整提取及校正、提取结果在通路中的可视化及统计学分析。

Agilent MassHunter VistaFlux 解决方案

 

交付结果

代谢物的同位素异素体标记百分比及其可视化呈现,示例如下图:

2-HG的U-13CGln标记的三羧酸循环的同位素体视图

1.样本类型:同位素标记的细胞

 

2.细胞数目:建议≥1×107/sample

 

3.保存及运输条件:-80℃保存,干冰运输

利用代谢流技术探究胰腺星状细胞对胰腺癌细胞的代谢机理

作者的研究基于一种假设,胰腺星状细胞(一种重要的间质细胞)可能有助于胰腺癌细胞的新陈代谢。技术路线图如图1:

图1.技术路线图

作者首先对胰腺星状细胞,胰腺癌细胞和培养胰腺星状细胞后的培养基培养的胰腺癌细胞进行了胞内外的代谢组学研究,发现丙氨酸是一种由胰腺星状细胞分泌的主要代谢物,如图2:

图2.胰腺星状细胞培养基中代谢物

此外,进一步探究哪些代谢物能被胰腺星状细胞分泌并被胰腺癌细胞吸收,发现在众多代谢物中只有丙氨酸和天冬氨酸符合此规律,如图3:

图3.丙氨酸和天冬氨酸的相对含量比较

为了进一步证明由胰腺星状细胞分泌的丙氨酸能特异地被胰腺癌细胞吸收,采用同位素示踪法以U13C-葡萄糖和U13C-谷氨酰胺作为标记底物,发现丙氨酸可作为一种主要的胰腺星状细胞分泌的13C标记代谢物,且能被胰腺癌细胞特异地吸收,如图4:

图4.U13C氨基酸含量及13C-丙氨酸相对含量比较

此外,还通过代谢流研究,以U13C-丙氨酸作为标记底物培养胰腺癌细胞,发现丙氨酸促进胰腺癌细胞的新陈代谢主要是通过TCA通路,如图5;而非糖酵解通路,如图6.

                  

                                                 图5.TCA通路中代谢物标记含量比较                           图6.糖酵解通路中代谢物标记含量比较

最终得出结论,胰腺星状细胞可以分泌一种重要的代谢物—丙氨酸,其在胰腺癌细胞缺乏碳源时,可作为一种重要的补充碳源重新点燃TCA,形成非必需氨基酸和脂质。

 

参考文献

1.13C-Glutamine Qualitative Flux Analysis of a Chondrosarcoma Cell Line Using Agilent VistaFlux. Agilent Technologies, publication number 5991-6810EN.

2.Agilent MassHunter VistaFlux for Qualitative Flux Analysis. Agilent Technologies, publication number 5991-6756EN.

3.Sousa, C. M., Biancur, D. E., Wang, X., Halbrook, C. J., Sherman, M. H., & Zhang, L., et al. (2016). Pancreatic stellate cells support tumour metabolism through autophagic alanine secretion. Nature, 536(7617), 479-483.