核磁共振波譜分析13課件

1、核磁共振波譜分析131基于核磁共振的代謝組學(xué)基于核磁共振的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)化核磁共振波譜分析132代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生物樣品采集、制備及核磁共振檢測生物樣品采集、制備及核磁共振檢測代謝組學(xué)中的數(shù)據(jù)分析代謝組學(xué)中的數(shù)據(jù)分析核磁共振譜圖預(yù)處理核磁共振數(shù)據(jù)前處理多變量統(tǒng)計(jì)分析主要內(nèi)容主要內(nèi)容核磁共振波譜分析133代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)動(dòng)物的選擇動(dòng)物的選擇p不符合不符合3r原則，多多益善原則，多多益善 reduction(減少)，replacement(替代)， refinement(優(yōu)化)p從微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)選擇動(dòng)物從微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

2、選擇動(dòng)物 普通級(jí)，清潔級(jí)，spf級(jí)級(jí)，無菌動(dòng)物p從效果上選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物從效果上選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 常用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)順序：小鼠、大鼠 (嚙齒目)、兔 (兔形目)、豬、牛 (偶蹄目)、狗、貓 (食肉目) 、獼猴、黑猩猩(靈長目)等。核磁共振波譜分析134人和不同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血清的人和不同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血清的nmr譜圖比較譜圖比較屬屬(species)，種，種(strain)核磁共振波譜分析135人和不同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尿樣的人和不同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尿樣的nmr譜圖比較譜圖比較核磁共振波譜分析136人和不同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代謝輪廓比較人和不同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代謝輪廓比較dhmprgm-bhm-krar-sr-w血清血清尿樣尿樣d: d

3、airy cow; h: human;m: mouse; p: piggy;r: rat; g: guinea pigm-b: balb-c mouse; h: human;m-k: kunming mouse; ra: rabbit;r-s: sd rat; r-w: wistar rat核磁共振波譜分析137性別性別(gender)血樣血樣尿樣尿樣-50050-60 -40 -200204060t2t1cr-40-2002040-40-2002040t2t1crfemalefemalemalemale核磁共振波譜分析138-7-6-5-4-3-2-101234567-7-6-5-4-3-2

4、-101234567m*f*simca-p+ 11 - 3/5/2010 1:30:01 pm121 ppm (t1) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0 10000000 20000000 30000000 40000000135971086114325ppm(a)12 ppm (t1) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0 5000000 10000000131297108114356ppm(b)zebrafish livers opls1h nmr (800 mhz) pro liver from (a) male and (b) female zebrafishong e

5、s et al mol. biosystems, 2009;5:288-98.性別性別(gender)核磁共振波譜分析139代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)p年齡年齡(age range) 年齡不同，生物學(xué)特性各異，一般選性成熟后的青壯年動(dòng)物。 太小的動(dòng)物：生理功能未達(dá)到成年水平。太老的動(dòng)物：各器官老化，代謝功能下降 p體重體重(weight range) 在正常營養(yǎng)狀態(tài)和飼養(yǎng)條件下，體重與年齡有一定的相關(guān)性。核磁共振波譜分析1310實(shí)驗(yàn)動(dòng)物年齡狀態(tài)的相似性實(shí)驗(yàn)動(dòng)物年齡狀態(tài)的相似性核磁共振波譜分析1311代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代謝組學(xué)中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)p飲食飲食(diet co

6、ntrol)p環(huán)境環(huán)境(environment) 溫度(18-25c)，濕度(45-65%)p喂養(yǎng)喂養(yǎng)(housing) 12h-12h 光照/黑暗p適應(yīng)期適應(yīng)期(acclimation)p核磁共振波譜分析1312生物樣本的采集生物樣本的采集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物代謝籠代謝籠麻醉麻醉抗凝抗凝非抗凝非抗凝組織組織nan3血漿血漿血清血清在冰上收集在冰上收集用液氮速凍用液氮速凍保存于保存于-80c待測待測(肝素管肝素管)(異氟醚異氟醚)尿樣和糞樣尿樣和糞樣核磁共振波譜分析1313消毒過程和麻醉劑的影響消毒過程和麻醉劑的影響大鼠血清大鼠血清核磁共振波譜分析1314消毒過程的影響消毒過程的影響大鼠尿樣大鼠尿

7、樣核磁共振波譜分析1315抗凝劑的影響抗凝劑的影響胎鼠血漿胎鼠血漿核磁共振波譜分析1316生物樣本的采集生物樣本的采集注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)p尿樣和糞樣收集尿樣和糞樣收集 采樣時(shí)間一致(8：00-12：00)，避免晝夜節(jié)律產(chǎn)生的代謝變化。加nan3防酶、抗菌。p血樣收集血樣收集 取血前禁食12小時(shí)。避免使用酒精消毒。p組織收集組織收集 盡可能在15分鐘內(nèi)收集完整。核磁共振波譜分析1317生物樣本的制備生物樣本的制備生物組織與細(xì)胞生物組織與細(xì)胞重水配制的生理鹽水重水配制的生理鹽水hr-mas轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子核磁共振波譜分析1318生物樣本的制備生物樣本的制備生物體液生物體液尿樣尿樣血漿和血清血漿和血清其它體液

8、和其它體液和組織提取液組織提取液pb(ph7.4, 150 mm), 0.1% tsp, d2o10000 rpm, 10 min, 4 c5 mm核磁管核磁管vurine:vpb=2:1pbs(ph7.4, 30 mm), d2opbs(ph7.4, 30 mm), d2ovblood:vpbs=1:1 or 2:1vbiofluid:vpbs=2:1 or 1:1核磁共振波譜分析1319代謝組學(xué)生物樣本代謝組學(xué)生物樣本的核磁共振檢測的核磁共振檢測核磁共振波譜分析1320biofluidstissuesdiagnosticfluids:plasmaserumurinecsfspecializ

9、edfluids:salivagastricbilepancreaticamnioticfollicularmilkseminalprostaticpathologicalfluids:ascitescysticblistervirtualfluids:cell and tissue extractsbronchiolar lavageliverkidneyprostatebraingutspleenheartmusclebone cartilagecell核磁共振波譜分析1321生物樣本的生物樣本的nmr檢測檢測體液體液298 k尿樣尿樣/提取液提取液血樣血樣noesypr1dnoesypr

10、1dcpmgdiffusion-editedcosytocsyj-resolvedhmbc/hsqc組織組織283 khr-mas nmrnoesypr1dcpmgdiffusion-editedcosytocsy樣本樣本檢測溫度檢測溫度nmr檢測檢測譜圖歸屬譜圖歸屬核磁共振波譜分析1322代謝組中包含的代謝物類型代謝組中包含的代謝物類型metabolome = the total metabolite pool- all low molecular weight (mw 0.9為高度相關(guān)，為高度相關(guān)，0.75r9為顯著相關(guān)，為顯著相關(guān)，0.5r0.9: 預(yù)測能力很強(qiáng)；預(yù)測能力很強(qiáng)； q20.

11、5: 預(yù)測能力較強(qiáng)；預(yù)測能力較強(qiáng)； q2更小時(shí)，預(yù)測能力一般。更小時(shí)，預(yù)測能力一般。r2: r2 較高是得到較高較高是得到較高 q2的先決條件的先決條件 最好同時(shí)具備較高的最好同時(shí)具備較高的r2 和和 q2，且，且r2和和q2的差別的差別比較小。比較小。核磁共振波譜分析1376模型的交叉驗(yàn)證模型的交叉驗(yàn)證(cross validation) 外部驗(yàn)證外部驗(yàn)證(external model validation)l舍一法舍一法(leave one out method) 訓(xùn)練集，驗(yàn)證集，測試集l排列實(shí)驗(yàn)排列實(shí)驗(yàn)(permutation test): pls-dacv-anova: opls-da核磁共振波譜分析1377排列實(shí)驗(yàn)排列實(shí)驗(yàn)(permutation test)(a)經(jīng)排列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證無意義的數(shù)據(jù)模型；經(jīng)排列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證無意義的數(shù)據(jù)模型；(