メタボロミクス

メタボロミクス（英語：metabolomics）は、細胞、生体液、組織、または生物体内の小分子（通常メタボライトと呼ばれる）の大規模な研究です。これらの小分子と生物システム内での相互作用は、メタボロームと総称されます。生物サンプル内の代謝物を包括的に分析する新しい技術が、メタボロミクス技術として定義されます。

メタボロミクスはポストゲノム時代に台頭した学際的な学問で、主な目的は、外部からの刺激、病理生理学的変化、および自身の遺伝子変異によって生命体内での代謝物レベルの多様な動的反応を定量的に研究することです。メタボロミクスは、20世紀末に英国ロンドン帝国大学のJeremy Nicholson教授によって創設され、その後急速に発展して、疾患診断、医薬品開発、栄養食品科学、毒理学、環境学、植物学など人間の健康ケアに密接に関連する多くの分野に浸透しています。

メタボロミクス

メタボロミクスはこれまでに進化し、メタボロミクス技術は標準的な臨床化学技術の範囲をはるかに超えており、数百から数千の代謝物を正確に分析することができます。メタボロミクスは代謝表現型の詳細な特徴を提供し、病気の基礎となる代謝障害を特徴づけ、新しい治療ターゲットを発見し、病気を診断するためのバイオマーカーや治療薬の活性をモニタリングするための指標を発見するなど、精密医学研究を多くのレベルで行うことができます。

最も一般的なメタボロミクス分析方法は、質量分析（MS）と核磁気共鳴（NMR）スペクトロスコピーです。質量分析技術はLC-MSとGC-MSに分かれます。その基本原理は、試料中の各成分がイオン源で電離し、異なる質量電荷比の帯電イオンを生成し、加速電場の作用でイオンビームを形成し、質量分析器に入ります。質量分析器では、電場と磁場を用いて異なる速度分散を生じさせ、それらを個別に焦点を合わせて質量スペクトルを得ることにより、質量（質量電荷比）を特定し、質量電荷比の強度を通じて定量または半定量分析を行います。NMRは、外部磁場の変化によって引き起こされる原子核のエネルギー吸収と再放出の原理に基づいたスペクトル技術です。NMRによって生成されたスペクトルデータは、代謝物の濃度を定量化し、その化学構造を特徴付けるために使用されます。

メタボロミクス技術の選択は主に研究の目的、サンプルの種類に基づいています。NMRは必要なサンプル準備が少なく、生成されたスペクトルが化合物の濃度と線形関係にあります。しかし、NMRの感度は比較的低いため、通常は最も豊富な種のみ検出でき、検出物質の種類が少なく、長い精製プロセスなどの要因がこの方法の大規模な使用を制限しています。一方、質量分析技術は効果的なサンプル前処理と色分離と組み合わせることで、高い感度と特異性、良好な動的レベルを持ち、特に高分解能LC-MSは非標的および標的メタボロミクスに非常に適しています。簡単に言えば、その物質がイオン化され検出器で捕捉される限り、LC-MSで検出できます。したがって、最適化されたサンプル前処理条件を採用し、検出目的に応じて異なる色分質量分析方法およびプロセス化された操作規範を選択することも、メタボロミクス分析の成功の重要な基盤です。バイオテックパークの標準操作手順（SOP）は、サンプル検出に強力な保証を提供します。

バイオテックパークメタボロミクス分析ソリューションには：

ガスクロマトグラフィー-質量分析（GC-MS）： 水溶性代謝物（派生化が必要）、一部の脂質および有機酸の標的分析に一般的に使用されます。

液体クロマトグラフィー-質量分析（LC-MS）： 非標的メタボロミクス、標的メタボロミクス、非標的リピドミクス、標的リピドミクスに使用されます。アミノ酸、糖類、アルコール類、有機酸、アミン類、TCAサイクル中間体などの水溶性小分子および脂質大分子の標的および非標的分析に一般的に使用されます。

核磁気共鳴法（NMRスペクトロスコピー）： 簡単なサンプルまたは純化されたサンプルの物質の同定と分析に一般的に使用されます。

血液、血清などの処理が容易なサンプルを除き、細胞、組織、臓器、または細菌などのサンプルはすべてメタボロミクス分析が可能です。