脂质组学(Lipidomics)概念的由来

脂质是组成生物体的重要生物分子,具有种类繁多,不溶于水等生物学特性。脂质参与调节多种生命活动,脂质代谢的异常可能引发诸多,如动脉硬化糖尿病等人类疾病。脂质组学是通过研究脂质在组织或细胞等生物样品中的组成、结构及定量等方式,拟阐明脂质在细胞水平上代谢方式,寻找生物标志物,研究脂质分子总体水平在各种生命现象中的作用机制的一门综合学科。然而由于脂质分子结构的多样性,复杂性,研究手段的不足甚至对脂质的生物学功能不够重视等原因,针对脂质的研究一直处于比较滞后的状态。近年来,由于研究人员对脂质生物学功能重要性的认识及检测手段的进步,尤其是质谱技术的革新。脂质组学作为代谢组学的一个重要分支,逐渐引起科研工作者的重视。

早在1970-1980年间,即研究表明脂质分子在调控代谢活动中的重要性,科学家们对脂质研究的重视已崭露头角,但当时科学家们对于脂质的研究方法还停留在采用能够对脂质实习快速分离的RP-HPLC阶段。回到2017年质谱技术大力发展的今天,大家不难发现采用HPLC这一分离方法非常的耗时耗力且UV鉴定时需进行π → π*数值转换,不能与脂质分子的分子量成严格的比例关系等原由,脂质的检测精度并不理想。对低丰度脂质的鉴定更是捉襟见肘,需要提取非常大的样本量。在如此恶劣的科研条件下,科学家们对于脂质研究的坚持及技术的革新,是脂质研究能够更上一个阶梯的基础和原动力。至此,对脂质的研究仍停留在单个脂质的水平上。

2003年华人学者Han xianlin和Richard W. Gross撰文总结并首先提出了“Lipidomics”这一概念(Global analyses of cellular lipidomes directly from crude extracts of biological samples by ESI mass spectrometry: a bridge to lipidomics,文中综述了随着ESI/MS技术的革新,从系统水平上研究生物体内的脂质),高效,精准的开展脂质组学研究才正式出现在科研工作者的视野。

2005年Meer Van在韩贤林的基础上进一步扩大的脂质组学的研究范围,他提出细胞中的脂质分子具有空间分布不均的特性,相同的脂质分子在不同的细胞器中的定位也存在这差异,因此,脂质学的研究应该对脂质分子在亚细胞水平进行研究,此外,Meer Van还提出脂质分子在细胞生命活动中并不是单独发挥作用的,脂质分子的水平受到酶的调控,脂质分子的作用也是通过与脂质分子间以及蛋白质等生物大分子之间的相互作用来实现,因此,Meer Van提出脂质学的研究也应该包括对调控脂质分子的酶以及与脂质分子相互作用的蛋白质的研究。同年Markus Wenk在The emerging field of lipidomics一文也提出,越来越多研究表明脂质分子与诸多疾病之间有着直接的联系,而且代谢组学和蛋白组学的研究已不足以对这些疾病的原因进行清楚的阐述。因此,将脂质学研究与疾病的关系相连接已成为疾病研究的必然,至此脂质学已不再仅仅是一门单一对脂质学分子的研究,而是联通蛋白组,代谢组,以及各类疾病的一个综合的研究学科。

脂质组学作为一门新兴的学科,虽然已经取得一定进展,但是相对其他组学学科来说起步较晚,如完善数据库资源的缺乏,样品提取制备标准不统一等问题,脂质组学的研究还面临诸多挑战。让我们拭目以待~

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