跳到主要内容

代谢核心燃料创新研究

2018年6月14日

作者:史黛西·w·基什

詹姆斯·考克斯

斯科特·萨默斯博士他的营养和综合生理学系主任被吸引去研究为什么他的父亲,一个专注的,健康的跑步者,正在与糖尿病作斗争。通过他的研究,他开始认识到新陈代谢,即细胞中产生和分解能量所必需的化学过程,在疾病的发展中起着核心作用。他知道自己正在做一件大事,但在21世纪初,犹他大学缺乏推进他的工作的设施。

“我在2008年离开了(美国)大学,因为我们没有测量代谢物的方法,而我的研究需要这种方法,”萨默斯说。为了实现这一目标,他从犹他州搬到了澳大利亚,最后又搬到了新加坡,以建立自己的核心团队詹姆斯·考克斯博士他在U of U Health建立了代谢组学核心。

这是一个意想不到的原因——新代谢组学核心的成功——吸引了萨默斯在2016年回到这所大学。

代谢组学是研究细胞留下的独特化学指纹的学科。这种指纹由代谢物组成,这些小分子是化学反应的中间产物或最终产物。U of U Health的代谢组学核心使U内外的研究人员能够通过代谢产物流进行分类,以了解疾病和开发新的治疗方法。

代谢组学核心主任考克斯说:“我们是全国装备最好的代谢组学中心之一,提供广泛的“组学”能力来研究多种类型的生物。”“我们已经成为一个研究新陈代谢的严肃地方。”

有毒脂肪的代谢

如今,萨默斯在神经酰胺的研究中使用了Core,神经酰胺是一种蜡质脂类,会导致体内其他脂类功能障碍。在他的研究中,萨默斯指出了神经酰胺与糖尿病和脂肪肝疾病之间的联系。从本质上讲,神经酰胺降低了脂肪组织的代谢活性。

萨默斯说:“四分之一的患者与神经酰胺相关的基因发生了突变,这些患者有糖尿病的易感性。”“我们正在筛选5000名患者样本,研究神经酰胺和基因突变之间的关系,以确定临床终点,看看我们是否可以对患者进行分层治疗。”

萨默斯的研究表明,在动物模型中阻断神经酰胺可以防止这些疾病的发展。他现在正在研究药物或行为干预如何影响神经酰胺水平,以期开发治疗糖尿病和其他代谢性疾病的新疗法。

萨默斯说:“这是我们研究身体如何感知脂肪的新范式,我认为我们正朝着治疗这些疾病的真正疗法前进。”“代谢组学核心让我的科学变得更好了。”

吸引核心玩家

代谢组学核心成立于十多年前,旨在使用气相色谱-质谱联用技术为血液学社区提供代谢组学分析。从那时起,Core已经扩展到提供代谢组的全面分析,其中包括细胞、组织和模式生物中的所有代谢物,使用两个额外的化学分析平台-液相色谱-质谱和核磁共振。

詹姆斯·考克斯

核心可以评估氨基酸、有机酸、碳水化合物、核苷酸、脂类、二肽和三肽、克雷布斯循环中间产物和全脂谱的生化途径。

虽然代谢组学仍然是一门比较科学,但Core使用两个不同但重叠的程序处理每个样本。同时,非目标分析使用数据挖掘软件检测成对样品色谱峰的差异。使用有针对性的分析,样品的每一口色谱都要搜索已知的代谢物。

考克斯说:“我们可以使用更广泛的非目标方法来进行假设开发,并使用这些结果来使用目标方法进行深入研究。”“核心还提供了广泛的其他组学。”

Cox引用了核心的最新成员:新启动的通量组学,它为研究人员提供了通过代谢途径的通量分析,以及脂质组学,它提供了生物系统中细胞脂质途径和网络的大规模研究。

正是后来的这篇文章吸引了萨默斯回到美国,并为他的研究打开了新的方向。萨默斯并非个例。伊利诺伊大学糖尿病和代谢研究中心的研究人员、临床医生和教育工作者在他们与糖尿病、代谢和整体代谢组学健康相关的研究中使用这一独特的资源。

利用减肥

当外面很冷的时候,你的身体会颤抖来保暖。事实上,你的身体在寒冷中燃烧更多的能量,以保持98.6华氏度的核心体温。克劳迪奥·j·维兰纽瓦博士是密歇根大学健康学院生物化学助理教授,他的团队正在探索代谢的这一方面。

克劳迪奥·维兰纽瓦

根据Villanueva的说法,代谢组学核心使他的团队能够使用这一前沿技术做出新的发现,比如酰基肉碱的作用,这是一种在寒冷环境下提供燃料的新代谢物。

维兰纽瓦说:“令人兴奋的是,我们正在对温度降低时新陈代谢的变化有更深入的了解。”“我们可以利用这些发现来开发针对糖尿病和肥胖的新的治疗干预措施。”

解决胰岛素抵抗

Micah Drummond,博士他对理解为什么有些人对胰岛素没有反应很感兴趣。当身体无法调节血糖水平时,就会发生胰岛素抵抗,使患者容易患糖尿病和肥胖症。他的研究主要集中在肌肉神经酰胺在老年人短期不活动期间的作用。

德拉蒙德说:“有了核心,我正在寻找潜在的不活动细胞介质,可以诱导胰岛素抵抗。”“代谢组学核心的詹姆斯·考克斯和艾伦·马舍克在提供建议和识别肌肉中这些特定的脂质中间物方面非常有价值。”

德拉蒙德的目标是将他的研究从细胞转化为动物,再转化为临床研究,以找到新的治疗方法来帮助患者。

代谢与疾病

Jared Rutter博士他是U of U Health的生物化学教授,正在使用Core来了解新陈代谢是如何影响疾病的。细胞必须不断地监测它们的营养、代谢和激素环境,并相应地调整它们的行为。这些变化在心力衰竭、癌症和神经退行性疾病的发病机制中起着重要作用。

“我很兴奋能发现关于细胞如何工作的新东西,”拉特解释说。他的研究团队正试图了解新陈代谢如何影响个体细胞和体内的正常和疾病过程。“核心在帮助我们发现细胞如何工作或失效的新事物方面发挥了重要作用,从而设计出更精确的治疗干预方法。”

核心的今天和未来

詹姆斯·考克斯的手

核心可以评估氨基酸、有机酸、碳水化合物、核苷酸、脂类、二肽和三肽、克雷布斯循环中间产物和全脂谱的生化途径。

在过去的一年里,Core已经为超过25个院系和60个用户提供了服务,除了家庭机构,Core还与贝勒医学院、耶鲁大学、西奈山医学院和罗切斯特大学医学中心的研究人员保持着赠款或分包合同。欲了解更多有关分析服务和费用的信息,请访问代谢组学的核心