メタボロミクス研究

メタボロミクスの用途

メタボロミクスにはさまざまな用途があり、疾患バイオマーカーを特定したり、各個人に対する医薬品の毒性を評価したりすることで、医薬品研究に大きな威力を発揮します。機能ゲノミクスにおいて、メタボロミクスはゲノム、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームの間の相互作用を調べることにより、遺伝子機能の予測に重要な役割を果たします。微生物マイニングでは、メタボロームの視点に立った洞察を加えることで微生物株をさらに最適化できるという利点があります。一方、植物メタボロミクスでは、植物代謝物を調べることで農業バイオテクノロジーを前進させることができます。環境研究では、汚染物質の影響を検証し、バイオ燃料生産を最適化するためにメタボロミクスが取り入れられています。栄養研究では、栄養レベルの評価や食品安全性の保証にメタボロミクスが利用されています。 

代謝物とメタボロームの理解

生体系内の代謝物の相互作用はメタボロームと呼ばれています。メタボロームとは、1つの生命体または生体サンプル中のすべての代謝物です。代謝物は通常1.5 kDa未満の低分子量の化合物であり、生合成／異化経路の中間産物または産物です。例としては、アミノ酸、ヌクレオチド、炭水化物、脂質などがあり、これらはリピドミクス研究ではしばしば別個に研究されています。一次代謝物は内因性であり、正常な成長、発達、および生殖に直接関与します。二次代謝物は外因性であり、これらのプロセスに関与しませんが、重要な生態学的機能を担っています。

メタボローム経路と解析技術

メタボローム経路は、代謝物、酵素、分離ツール、ならびに代謝物分析および標識を用いて調査されます。最も広く用いられている2つの代謝プロファイリング技術は、標的および非標的メタボローム解析です。標的解析では既知の特定代謝物の定量ができ、非標的解析は既知および未知の代謝物の両方について代謝プロファイルの全体像を得ることができます。代謝フィンガープリンティングは、個々の代謝物を同定するのではなく、代謝物全体の解析を迅速に行うためのものです。

メタボロミクスワークフローと解析方法

メタボロミクスワークフローでは、サンプル調製、標準化、校正、分離方法、代謝物の検出、およびデータ解析を統合したアプローチを必要とします。サンプルの種類としては、血漿、尿、唾液、組織、および細胞などがよく用いられます。ガスクロマトグラフィー（GC）、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）、またはキャピラリー電気泳動（CE）などの分離方法に、質量分析（MS）などの検出方法を組み合わせて用います。代謝物検出に汎用される分析技術は、MS、核磁気共鳴画像法（NMR）、フーリエ変換赤外光（FT-IR）分光分析、およびラマン分光分析などです。メタボロミクスデータ解析には、化合物を厳密に同定・定量し、正確にデータを解釈するための高度なツールやソフトウェアが必要です。