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1、481中國(guó)臨床藥理學(xué)與治療學(xué)專(zhuān)論中國(guó)藥理學(xué)會(huì)主辦CN341206/R,ISSN10092501Email:ccpt96@21cn.com2010May;15(5):481-489代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法主成分分析阿基業(yè)中國(guó)藥科大學(xué)藥代動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&代謝組學(xué)研究室,南京210009,江蘇摘要代謝組學(xué)在生命科學(xué)領(lǐng)域得到了越來(lái)越組學(xué)的認(rèn)識(shí)不同,代謝組學(xué)被賦予了不同的英文廣泛的應(yīng)用并展現(xiàn)出良好的前景。代謝組學(xué)分析名稱(chēng),如代謝物分析(metaboliteprofiling)、代謝產(chǎn)生的含有大量變量的數(shù)據(jù)難以用常規(guī)方法進(jìn)行譜分析(
2、metabolicprofiling)、代謝指紋譜分析分析,如何正確分析和解釋代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)是研(metabolicfingerprinting)等;根據(jù)分析的目標(biāo)化究的關(guān)鍵。本文主要介紹了在代謝組學(xué)數(shù)據(jù)分析合物不同,還可以分為目標(biāo)化合物分析(targeting中占主導(dǎo)地位的主成分分析基本方法,旨在加強(qiáng)analysis)和(無(wú)設(shè)定目標(biāo)的)全譜分析(non-tar代謝組學(xué)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)知識(shí)并規(guī)范數(shù)據(jù)分析的getinganalysis)。無(wú)論采用了哪種名稱(chēng)和說(shuō)法,方法。代謝組學(xué)的研究對(duì)象都是體內(nèi)代謝組(metabo關(guān)鍵詞代謝組學(xué);主成
3、分分析;偏最小二乘投影l(fā)ome,即生物樣本、系統(tǒng)、組織或細(xì)胞中小分子化關(guān)聯(lián)分析;偏最小二乘投影判別分析;正交偏最合物的總稱(chēng))。不管采用哪種測(cè)定方法,應(yīng)用代謝小二乘投影分析組學(xué)技術(shù)都可以測(cè)定到許多內(nèi)源性化合物的定性/定量信息。這些信息在輸出的譜圖上表現(xiàn)為中圖分類(lèi)號(hào):R969.1許多信號(hào)峰,在色譜質(zhì)譜圖上表現(xiàn)為不同保留時(shí)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A間出現(xiàn)色譜峰,在核磁共振譜圖上表現(xiàn)為不同化文章編號(hào):10092501(2010)05048109學(xué)位移處的色譜信號(hào)。每個(gè)信號(hào)峰都既包含了檢測(cè)分子的定性/結(jié)構(gòu)信息,也包含了定量信息。以代謝組學(xué)(metabolo
4、mics或metabonomics)氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)為例,樣品中的分子經(jīng)過(guò)數(shù)是后基因組學(xué)時(shí)期新興的一門(mén)學(xué)科,代謝組十米長(zhǎng)的石英毛細(xì)管色譜柱色譜分離后在色譜圖學(xué)一詞雖然常以metabonomics或metabolo上的不同時(shí)間出現(xiàn),輸出的總離子流圖上的每個(gè)mics出現(xiàn),但多數(shù)學(xué)者通常并不對(duì)其加以嚴(yán)格區(qū)色譜峰都包含該物質(zhì)定性信息(質(zhì)譜圖)和定量信分,絕大多數(shù)情況下這兩個(gè)詞被認(rèn)為包含了等同息(峰高或峰面積),圖1。對(duì)于特定化合物來(lái)說(shuō),的意義。根據(jù)研究的內(nèi)容、目的、偏重點(diǎn)和對(duì)代謝其定性信息就是該化合物的特征譜圖和色譜保留時(shí)間,是
5、化合物鑒定的基礎(chǔ);其定量信息就是該化20100311收稿20100424修回合物的色譜響應(yīng)強(qiáng)度,如峰高、峰面積,是定量比Email:ajiye333@hotmail.com較不同樣品或組別之間差異的基礎(chǔ)。中國(guó)藥科大學(xué)藥物代謝動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&代謝組學(xué)研究室副研究員,主要從事藥物代謝動(dòng)力學(xué)、代謝組學(xué)、代謝性疾病發(fā)病機(jī)制、與代謝相關(guān)的藥效或藥物毒性的分子機(jī)制等方向的研究。482ChinJClinPharmacolTher2010May;15(5)由于每分析一個(gè)樣品都出現(xiàn)大量(通常數(shù)百的眾多定量數(shù)據(jù)所決定,而各個(gè)樣品之
6、間或者各甚至數(shù)千個(gè))色譜峰,這些色譜峰包括氨基酸、脂組樣品之間差異的程度取決于上述定量數(shù)據(jù)。然肪酸、脂、小分子有機(jī)酸、核苷、嘌呤化合物、氨類(lèi)而,由于數(shù)據(jù)量非常大,采樣常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析方法既化合物、糖醇類(lèi)化合物、神經(jīng)遞質(zhì),還有許多暫時(shí)難以發(fā)現(xiàn)樣品之間或各組之間的異同,也難以發(fā)無(wú)法鑒定的分子。無(wú)論是來(lái)源于氣相色譜-質(zhì)譜現(xiàn)樣品中的哪些變量(分子)造成上述差異。因此(GC/MS)、液相色譜質(zhì)譜(LC/MS)、核磁共振代謝組學(xué)數(shù)據(jù)需要特殊方法加以分析。通常情況(NMR)波譜,最終所得到的定量數(shù)據(jù)都將構(gòu)成一下,可以采用主成分分析(也稱(chēng)模式識(shí)別)、聚類(lèi)分個(gè)如
7、表1所示的數(shù)據(jù)集,該表第一列為樣品名/觀析、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分析等方法進(jìn)行分析,其中應(yīng)用最[1]測(cè)對(duì)象(observation);第一行為色譜峰/化合物為廣泛的是主成分分析方法。由于主成分分析(即檢測(cè)變量,variables)或特定保留時(shí)間(MS數(shù)方法比較抽象,并不為許多代謝組學(xué)研究者所熟據(jù))或特定化學(xué)位移(NMR數(shù)據(jù)),對(duì)應(yīng)之處為色悉,本文希望用最簡(jiǎn)潔、易懂的語(yǔ)言介紹主成分分譜定量數(shù)據(jù)。這樣每個(gè)樣品的特征就由同一行中析的原理和常規(guī)分析方法。圖1GC/TOFMS測(cè)定血漿和血清的總離子流圖A:plasma;B:serum.Thecompounds
8、wereidentifiedas:1,Pyruvate;2,Alanine;3,Hydroxy-acetate;4,Lactate;5,3-Hydroxybutyrate;6,
