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脂质代谢组
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脂质代谢组

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> 技术简介

  脂质组学研究对象主要包括脂肪酸、甘油脂、甘油磷脂、鞘脂、固醇脂、孕烯醇酮脂、糖脂、多聚乙烯共八类。脂质结构的多样性赋予了脂质多种重要的生物功能。脂质不仅参与膜结构的形成,还参与能量转换、物质运输、信息识别与传递、细胞发育和分化及细胞凋亡等过程,并且脂质的异常代谢还与某些疾病,如动脉硬化症、糖尿病、肥胖症、阿尔茨海默症以及肿瘤的发生发展密切相关。

 

  近年来,随着快速、高通量、高精度脂质分析技术的发展,特别是电离离子化技术和高分辨质谱技术在脂质分析中的应用,已经可以实现对生物样品中各种微量脂质进行快速、高通量、高精度的分析检测,使得规模性、整体性的脂质分析及其代谢和功能研究得以实现,“脂质组学”应运而生。脂质组学研究类似于其他“组学”,是利用规模性的技术方法,通过对生命体、组织或细胞等的脂质组以及与其相互作用的分子进行系统研究,揭示生命体的多样性脂质及其代谢调控与生物功能,进而深入探索其与细胞、器官、生命体的生理、病理等过程之间的关系。

> 技术原理

  脂质代谢物结构较为复杂,按极性可分为极性脂类(如甘油磷脂、鞘脂)和非极性脂类(如甘油酯、胆固醇)。基于不同头部结构、碳链长度、双键数量等导致的极性差异使得不同类别的脂质可在色谱上被分离。而不同脂质离子化的母离子和通过碰撞池时碎裂产生的子离子也不同,针对这两点特性,色谱与质谱联用可对脂质进行定性和定量分析。

 

 

> 技术优势

  高覆盖度:无偏向检测所有代谢物,可高达上千种

  高重现性: 基于UPLC系统,代谢物保留时间CV值低

  高通量:可高速检测样品,样品数量无上限

> 应用领域

  疾病标志物筛选、疾病机制研究、药物作用靶点研究、用药及预后研究、植物抗逆研究、营养吸收机制研究、发育机制研究、稀有物种研究、特殊功能蛋白质筛选。

> 技术路线

  

> 实验仪器

  UPLC- Xevo G2-XS QTOF (Waters)

  UPLC- TripleTOF 6600+ (AB SCIEX)

  Orbitrap Exploris 240 (Thermo Fisher)

> 数据分析

  数据质控结果

  差异代谢物定性、定量结果

  PCA、OPLS-DA、PLS-DA

  Venn图

  相关性和聚类分析

  pathway分析

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> 研究案例

脂质代谢组案例——腔隙性脑梗塞病人的血浆脂质组

Yang,L. , et al. J. Anal Bioanal Chem.2017 May;409(12):3211-3222.

> 研究背景

  脑中风是全球性的重大疾病,轻度的会导致意识或运动障碍,重度的脑中风会直接导致死亡。在中国,腔隙性脑梗塞占所有脑梗塞的25%,因此研究腔隙性脑梗塞的生物标志物对早期诊断和疾病治疗具有重大意义。本研究收集了56个人类血浆样本,通过LC-MS的方法比较病人和正常人的脂质代谢数据,获取了脂质代谢训练模型和差异表达的脂质代谢物。

> 研究路线

> 研究结果

  本研究收集了56个血浆样本,选取其中病人和正常人的样本各6个做训练集,通过正反相2-D液相色谱-飞行时间质谱方法、正负离子模式分析血浆脂质组。代谢数据中,PCA可以将病人和正常人完全分开。通过P value<0.05和fold change>1.5两种条件,筛选出41个潜在的生物标志物。

 

 

  通过其余的44个样本的靶向验证实验和相应的ROC曲线,最终筛选出13个潜在生物标志物。

 

 

样本类型

送样量

动物样本(心脏、肝脏、肾脏、肺部等)

≥200 mg

植物样本

常规植物组织
(草本植物,木本植物的叶和花,藻类植物,蕨类植物等)

≥200 mg

坚硬植物组织(植物的根茎及果实种子等)

≥500 g

花粉

≥200 mg

血清、血浆

≥100 μL

尿液

≥100 μL

粪便/肠道内容物

≥200 mg

细胞

≥1×107

微生物

≥2×108

培养液

微生物培养液

≥10 mL

细菌培养液

≥500 μL

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