代谢组学在病理机制研究中的应用

Excessive fatty acid oxidation induces muscle atrophy in cancer cachexia

脂肪酸过度氧化导致癌症恶病质性肌肉萎缩

NATURE MEDICINE  IF=29.886
 

1.  疾病模型建立：
通过在人肌肉干细胞和小鼠中分别导入RXF细胞和SKR细胞，获得恶病质肿瘤模型和普通肿瘤模型，用于后续分子机理研究。

不同模型间的比较

2.  转录层面分析：
对表型存在差异的小鼠与人肌肉细胞模型进行转录组学分析，后期通过qPCR验证发现：炎症应激基因和脂肪酸代谢相关基因表达量显著升高，糖酵解基因显著下降：

3. 代谢组学+脂质组学验证转录组学数据：
根据转录组的结果，后期作者针对性地检测了小鼠模型与人细胞模型的炎症因子，细胞中代谢组学和脂质组学，与脂肪酸代谢有关的脂肪酸类和脂酰CoA类代谢物。

4.目标蛋白功能分析：
在前期组学数据分析基础上，通过western-blot实验寻找关键蛋白：p38 MAPK（活性最强），后续围绕其功能进行深入研究。

（1）使用脂肪酸代谢干扰剂依托莫司（etomoxir）处理寻找到差异明显的目标磷酸化p38（phospho-p38 MAPK钝化）；

（2）补充脂肪酸后磷酸化p38被激活；

（3）免疫组化验证p38 MAPK活性变化（磷酸化修饰程度）

5.目标蛋白功能验证1：小鼠模型

对恶病质肿瘤小鼠采用依托莫司处理，小鼠恶病质得到有效遏制，ROS含量显著降低，p38 MAPK活性显著下降，肌纤维得到恢复，此外p38 MAPK的抑制剂SB202190处理也得到了同样的效果。

6. 目标蛋白功能验证2：临床
对来自于病人的肿瘤组织，进行分析：临床病人活检组织中的氧化损伤与p38 的活性均得到了一致的结果。

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老司机心得（必看！）

该研究是利用多组学分析，尤其是代谢组学分析，揭示疾病机制，寻找治疗靶点的代表性文章，主要思路：转录组学分析 →代谢层面验证→蛋白筛选 → 功能验证（模式动物） → 临床验证。通过高通量组学分析筛选发生变化的通路与靶点，后期通过功能分析找到关键调控机制。这是医学基础研究常用的分析套路！