多組學(xué)聯(lián)合分析——簡單粗暴的發(fā)高分文章
隨著高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，單組學(xué)研究也日趨成熟與完善，而整合多組學(xué)數(shù)據(jù)研究疾病靶點(diǎn)的工作方興未艾。
多層組學(xué)整合分析是指對(duì)來自不同組學(xué)，如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)，的數(shù)據(jù)源進(jìn)行歸一化處理、比較分析應(yīng)用到同一課題中。
基因組學(xué) (Genomics)：利用高通量測(cè)序獲取樣本中所有功能基因的序列和表達(dá)量信息。
轉(zhuǎn)錄組學(xué) (Transcriptomics)：利用高通量測(cè)序全面快速地獲取某一物種特定器官或組織在某一狀態(tài)下幾乎所有轉(zhuǎn)錄本。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序可以檢測(cè)到所有正在表達(dá)的基因的變化動(dòng)態(tài)。
蛋白組學(xué) (Proteomics)：利用HPLC-MSMS技術(shù)獲取某一時(shí)刻樣本內(nèi)所有表達(dá)蛋白。蛋白組學(xué)是基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理研究的一個(gè)重要工具。
代謝組學(xué) (Metabolomics)：利用液質(zhì)聯(lián)用/氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)研究在某一時(shí)刻樣本內(nèi)所有代謝物。代謝組學(xué)放大了基因和蛋白表達(dá)的微小變化, 反映了機(jī)體系統(tǒng)的生理和病理狀態(tài)。
一句話概括：
基因組學(xué)告訴你可能發(fā)生什么（what possibly happen），
轉(zhuǎn)錄組學(xué)告訴你正在發(fā)生什么（what probably happen），
蛋白組學(xué)告訴你已經(jīng)發(fā)生什么（what actually happen），
而代謝組學(xué)則告訴你什么確實(shí)發(fā)生了（what happened）
下面通過蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)整合分析文獻(xiàn)，來了解如何進(jìn)行多組學(xué)研究
文章題目：The influence of hypoxia and IFN-g on the proteome and metabolomeof therapeutic mesenchymal stem cells（蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)整合分析，揭示低氧和炎癥環(huán)境導(dǎo)致的蛋白組和代謝組變化）
雜志：Biomaterials
影響因子:8.402
發(fā)表時(shí)間：15 March 2018
摘要
在過去的15年中，間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells, MSCs)被認(rèn)為具有抑制炎癥和促進(jìn)組織修復(fù)的能力。不管這些細(xì)胞在給藥前是否已被激活，它們的表型都會(huì)對(duì)所治療的病理生理環(huán)境中的環(huán)境信號(hào)做出反應(yīng)。由于缺氧和炎癥在急性損傷和慢性疾病的環(huán)境中同時(shí)存在，我們?cè)噲D探索當(dāng)細(xì)胞暴露于48小時(shí)的1%氧氣、IFN-γ或兩者共同作用時(shí)，MSCs的蛋白質(zhì)組和代謝組是如何變化的。我們特別關(guān)注細(xì)胞代謝、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞外基質(zhì)的分泌和修飾以及生存能力的變化。IFN-γ促進(jìn)抗致病蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)MSCs在促進(jìn)自身生存的同時(shí)抑制炎癥和纖維化。缺氧反而導(dǎo)致細(xì)胞對(duì)低氧的適應(yīng)，包括上調(diào)參與厭氧代謝、自噬、血管生成和細(xì)胞遷移的蛋白質(zhì)。雖然雙重啟動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)生了疊加效應(yīng)，但我們也發(fā)現(xiàn)了許多協(xié)同效應(yīng)的例子。這些數(shù)據(jù)為MSCs在給病人注射后的表現(xiàn)提供了深入的了解，并提示在給病人注射前致敏細(xì)胞如何提高其治療能力。
材料方法
細(xì)胞處理和分組：MSCs細(xì)胞分別暴露在對(duì)照，IFN- γ，hypoxia（低氧），IFN-γ+ hypoxia（Dual）條件下48 h.
實(shí)驗(yàn)方法：(1) 提取細(xì)胞總蛋白，利用LC-MS /MS進(jìn)行蛋白組學(xué)分析； (2) 利用GC-MS對(duì)細(xì)胞進(jìn)行代謝組學(xué)分析。
結(jié)果
共檢測(cè)到3465個(gè)蛋白，2435個(gè)蛋白有一種以上的肽鑒定，31蛋白在三種處理中共同差異表達(dá)。代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)44個(gè)細(xì)胞代謝物具有很強(qiáng)的信號(hào)。IFN-γ的激活導(dǎo)致丙氨酸的水平比缺氧的啟動(dòng)高。牛磺酸和亞?；撬釋?duì)丙氨酸顯示了相似的趨勢(shì)。IFN-γ和Dual相比，犬尿氨酸和酪氨酸的相對(duì)豐度沒有顯著差異。根據(jù)以上結(jié)果，作者進(jìn)一步分析代謝組合蛋白組與四種生物環(huán)境（新陳代謝，免疫調(diào)節(jié)，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，細(xì)胞存活）的相關(guān)性。
圖1數(shù)據(jù)概述。A)與對(duì)照MSCs相比，顯示顯著差異表達(dá)的蛋白的總數(shù)以及刺激條件之間的交集。 B)不同刺激條件下都差異表達(dá)的31種蛋白的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖。
圖2雙IFN-g/缺氧刺激對(duì)A)糖酵解，B)中性氨基酸降解，C) TCA循環(huán)，D)脂肪降解，E)電子傳遞鏈的影響。注，缺氧啟動(dòng)細(xì)胞的趨勢(shì)是相似的，然而，與IFN-γ共同暴露加強(qiáng)了HKII、ACO1和ACSL5的上調(diào)，在面板a、C和D中分別用黑星表示。除了上調(diào)這些蛋白外，IFN-γ對(duì)上述途徑的影響并不顯著。