代謝組學手冊(英文版)

前言
序
1 代謝組學技術及其在哺乳動物體系中的應用
2 細胞代謝組學：探索代謝途徑結構
3 核磁共振技術在代謝組學中的應用
4 高分辨魔角旋轉核磁共振波譜
5 色譜和電泳分離與質譜聯用的代謝組學
6 代謝組學中的化學計量學技術
7 代謝輪廓分析中的非線性方法
8 代謝研究中的數據庫與標准化報告方法
9 臨床前藥物發現與開發中的代謝組學
10 臨床藥物研發中的代謝組學應用
11 發掘代謝組學在大規模群體研究中的潛力：三個個案
12 代謝輪廓分析與心血管疾病
13 基於核磁共振技術的代謝組學在癌症研究中的作用
14 先天代謝異常研究中的體液核磁共振波譜代謝組學方法
15 疾病表征中的代謝組學方法縱覽
16 代謝辦廓分析：植物科學中的應用
17 在體核磁共振應用於代謝組學
18 環境毒理學中的代謝組學應用
19 整合多種「組學」結果的全局系統生物學
索引

從20世紀90年代，尤其是人類基因組的測定開始，應用於分子生物學與生物化學的技術與方法發生了巨大變革。相應的，出現了一個頗具廣泛性的觀念轉變，即遺傳差異可以解釋所有疾病過程，並由此產生新的診斷方法和更好的靶向治療策略。自動微陣列方法對基因表達改變的檢測的確帶來了分子生物學的革命性變化，並催生了一個被稱為「轉錄組學」的新概念。隨后，主要以基於質譜方法分析鑒別某一系統中的蛋白質為代表的分析和鑒定能力的提高，導致了「蛋白質組學」的形成。然而，過去數年間，人們已經意識到了分子生物學的整體復雜性以及基因構成與環境因素之間的復雜交互作用，對這些相互作用的理解在蛋白質組學層次已是困難重重，更不可能從轉錄組學水平去揭示。

事實上，參與生物化學過程的小分子能提供大量有關被研究的生命系統功能和狀態的信息，其中既涉及差異基因表達引起的，又包括人類、哺乳動物因生活方式、飲食不同所造成的差別。評價、監測這種變化的過程就定義為「metabonomics」。類似的策略在模式生物和植物系統中的應用被稱為「metabolomics」。代謝組學始於20世紀80年代中期利用核磁共振技術對生物體液的檢測研究，隨后又與復雜數據的模式識別和多變量統計分析技術相結合。直到1999年Jeremy Nicholson和他的同事才把「生命體系對病理生理刺激或遺傳修飾所產生的動態、多指標代謝響應的定量測定」正式定義為metabonomics。2001年，Oliver Fiehn引入了定義稍有不同的metabolomics概念，即「全面、定量分析體系中的所有代謝物」的科學。盡管概念上有差異，但兩者在基本理念與方法學上多有重疊，兩個術語也被很多科學家和機構等同使用。本書中，我們尊重了編者們的使用偏好，對metabolomics和metabonomics不加區分。

通過同時監測多種分子的濃度（某些情況下包括分子動力學和區域化）變化，代謝分析為生物化學提供了一個數據密集型的研究手段。為有助於觀察理解不同研究類別問的顯著差異，多變量統計分析的深入使用十分必要，相應計算結果的解釋將直接指向不同類別樣品間的真實生化差異所在，繼而鑒定出與研究對象相關的生物標志物。

這本書的主要目的是展示代謝組學的現狀，對所用的分析與統計技術進行權威性詮釋與指導，縱覽和指明主要的應用領域。書中詳細闡述了核磁共振與色譜質譜聯用這兩種主要的分析技術和廣為采用的各種化學計量學與統計學方法。另外，也借此機會介紹了一些近年來在標准化設計與報告代謝實驗方面的相關嘗試。我們收錄了大量生物學應用方面的文章，范圍涵蓋植物、模式生物研究，臨床前與臨床藥物學研究以及人類疾病和流行病學研究。

我們非常感激所有作者付出的努力，感謝這些學識淵博並為本書提供最新最重要文獻綜述的人們。我們希望，同時也相信這種做法會從所探討方法學的正反兩方面為本書的主題提供一個平衡的觀點。書中每章含有對應、全面的參考文獻，以供進一步閱讀。