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醫學代謝服務 - 代謝流分析

產品介紹

 

代謝流的流動過程類似“流體流動”過程,它具備流動的一切屬性,諸如方向性、連續性、有序性、可調性等,并可以接受疏導、阻塞、分流、匯流等“治理”,也可能發生“干枯”和“溢出”等現象。

代謝流研究代謝物的豐度變化及可能被激活的代謝通路,而代謝流研究代謝物如何形成,利用同位素示蹤法追蹤代謝物參與了哪條代謝通路,在通路中的流向及規律,解釋了生物系統中的生物學問題,將代謝的研究提高到更高的水平,拓展了代謝組學研究的視野。

 

目前常用的代謝流分析方法:

1.基于13C標記的葡萄糖(Glucose)碳代謝流分析

2.基于13C標記的谷氨酰胺(Glutamine)碳代謝流分析

3.基于15N標記的谷氨酰胺(Glutamine)氮代謝流分析

 

應用領域

代謝流分析尤其是基于13C標記的代謝流技術已成為近年來的研究熱點技術之一,在腫瘤、糖尿病、植物和微生物工程研究中大放異彩。

 

研究平臺

采用Agilent 6545 Q-TOF LC/MS,可提供更高的分離能力和靈敏度。將6545的強大分析能力與高效的MassHunter數據挖掘工具和PCDL配合使用,將得到更準確的分析結果。

另外,我們采用安捷倫推出的全新的定性代謝流解決方案—MassHunter VistaFlux工作流程,該方案整合四大功能軟件Pathways to PCDL,PCDL Manager,Profinder及Omix Premium,自動化完成定性代謝流全流程的數據分析需求:目標通路靶標代謝物示蹤列表的自動生成、同位素異數體(Isotopologues)豐度信息的完整提取及校正、提取結果在通路中的可視化及統計學分析。

Agilent MassHunter VistaFlux 解決方案

1.樣本類型:同位素標記的細胞

 

2.細胞數目:建議≥1×107/sample

 

3.保存及運輸條件:-80℃保存,干冰運輸

利用代謝流技術探究胰腺星狀細胞對胰腺癌細胞的代謝機理

作者的研究基于一種假設,胰腺星狀細胞(一種重要的間質細胞)可能有助于胰腺癌細胞的新陳代謝。技術路線圖如圖1:

圖1.技術路線圖

作者首先對胰腺星狀細胞,胰腺癌細胞和培養胰腺星狀細胞后的培養基培養的胰腺癌細胞進行了胞內外的代謝組學研究,發現丙氨酸是一種由胰腺星狀細胞分泌的主要代謝物,如圖2:

圖2.胰腺星狀細胞培養基中代謝物

此外,進一步探究哪些代謝物能被胰腺星狀細胞分泌并被胰腺癌細胞吸收,發現在眾多代謝物中只有丙氨酸和天冬氨酸符合此規律,如圖3:

圖3.丙氨酸和天冬氨酸的相對含量比較

為了進一步證明由胰腺星狀細胞分泌的丙氨酸能特異地被胰腺癌細胞吸收,采用同位素示蹤法以U13C-葡萄糖和U13C-谷氨酰胺作為標記底物,發現丙氨酸可作為一種主要的胰腺星狀細胞分泌的13C標記代謝物,且能被胰腺癌細胞特異地吸收,如圖4:

圖4.U13C氨基酸含量及13C-丙氨酸相對含量比較

此外,還通過代謝流研究,以U13C-丙氨酸作為標記底物培養胰腺癌細胞,發現丙氨酸促進胰腺癌細胞的新陳代謝主要是通過TCA通路,如圖5;而非糖酵解通路,如圖6.

                  

                                                 圖5.TCA通路中代謝物標記含量比較                           圖6.糖酵解通路中代謝物標記含量比較

最終得出結論,胰腺星狀細胞可以分泌一種重要的代謝物—丙氨酸,其在胰腺癌細胞缺乏碳源時,可作為一種重要的補充碳源重新點燃TCA,形成非必需氨基酸和脂質。

 

參考文獻

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.

   

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