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基于nanoLC-MS的新型精准代谢组学开发与造血干细胞衰老的代谢重塑研究

批准号:
92057209
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
293.0 万元
负责人:
胡泽平
依托单位:
学科分类:
营养与代谢生理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡泽平

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
代谢组学是代谢研究的重要技术支撑,但其灵敏度低、覆盖度窄、精准度差等瓶颈仍严重制约诸多领域的代谢研究,亟需解决。申请人团队长期从事代谢组学技术研发,曾建立高灵敏技术用于微量造血干细胞(HSCs)分析,并发现HSC衰老发生脂质代谢的显著变化。基于此,前期初步建立但尚未优化的nanoLC-MS方法即已实现比常规LC-MS更高的灵敏度。本项目拟基于nanoLC-MS平台,进一步发展精准的靶向、非靶向代谢组学技术;及可同时标记多种代谢物基团的新型衍生化试剂;由此发展一系列超灵敏、宽覆盖、可定量的精准代谢组学技术,并对其进行全面的方法学考察。最后,为验证其生物研究应用潜力,拟以该系列技术对HSC衰老的代谢特征进行全面分析,揭示其代谢重塑规律,并阐释其功能。本项目中的新技术发展将为各领域代谢研究提供重要技术支撑;HSC衰老的代谢重塑研究可为延缓衰老及防治相关疾病提供新思路,具有重要科学意义和转化价值。
英文摘要
Metabolomics is an important technical tool for metabolic research, but there are still challenges such as low sensitivity, narrow coverage, and inability to quantify absolutely, which limits its application in metabolic research in many fields. The applicant has extensive experience in the development of metabolomics technology, and has established a high-sensitivity method for the analysis of trace HSC samples, which revealed that lipid metabolism in aging HSCs is significantly disturbed. Our preliminary study shows that nanoLC-MS can achieve higher sensitivity than conventional LC-MS. Based on the nanoLC-MS platform, this proposal aims to continue developing ultra-sensitive metabolomics technologies in three steps: targeted and non-targeted metabolomics technologies as well as new derivatization reagents that can simultaneously label multiple chemical groups. The ultimate goal is to develop an ultra-sensitive, wide coverage, and quantitative metabolomics analysis technology. Comprehensive methodological validation will also be applied. Finally, as one of the applications, we will use these technologies to analyze the metabolic characteristics of aging HSCs and reveal their metabolic reprogramming phenotype and function. This technology to be developed in this proposal will provide a strong technical support for the metabolic research in many fields; and our study on HSC aging will provide new insight into the aging associated diseases.
代谢组学是代谢研究的重要技术支撑,但其灵敏度低、覆盖度窄、精准度差等瓶颈仍严重制约诸多领域的代谢研究,亟需解决。本项目拟利用nanoLC-MS平台,并开发可同时标记多种代谢物基团的新型衍生化试剂,创建超灵敏、宽覆盖、可定量的精准代谢组学技术,实现对HSC衰老过程的代谢特征进行全面分析,揭示代谢重塑规律,并阐明功能。在代谢组学方法开发方面,运用了亲水性作用色谱代替了传统的反相色谱分析系统,显著增强了极性代谢物的色谱保留效果、定量准确度及代谢组分析覆盖度,实现了单针内对8个不同种属的252种代谢物进行同步分析。成功应用卵母细胞不同发育阶段的代谢研究,在此研究中,采用高灵敏度的nanoLC-MS方法从1个卵母细胞中检出21个代谢物,说明该方法可实现单细胞水平的分析。同时证明了在小鼠卵母细胞发育过程中,与生发泡期相比,多条代谢通路发生显著代谢重编程,提示干预上述代谢通路或可作为调节卵母细胞发育成熟的策略之一。为进一步拓宽代谢物分析范围,采用3-硝基苯肼(3-NPH)作为衍生化试剂,实现了对羰基、羧基和磷酸基代谢物的同步衍生化,显著提高了代谢物的覆盖度。与非衍生化分析方法相比,该衍生化策略将约2/3的代谢物的灵敏度提升了2到300倍。同时对衍生化试剂的质谱裂解碎片进行代谢流分析,简化了代谢流分析过程。基于所开发的细胞代谢组学分析平台对年轻、中年和老年小鼠的原代造血干细胞(HSCs)样本进行代谢组学分析,发现与年轻和中年组相比,老年组小鼠的次黄嘌呤核苷酸,次黄嘌呤等嘌呤代谢相关的代谢物水平发生显著改变。代谢组学及转录组学提示嘌呤代谢通路在衰老HSC中发生了显著的代谢重编程,在体内外模型上证明,抑制嘌呤代谢能够恢复衰老HSC活性。基于以上研究成果,本项目在Nature Metabolism、Nature Communications等期刊发表论文11篇,申请国家发明专利3项。本项目开发的新技术发展将为各领域代谢研究提供重要技术支撑,HSC衰老的代谢重塑研究可为延缓衰老及防治相关疾病提供新思路,具有重要科学意义和转化价值。
基于新型衍生化的单细胞代谢组学技术与AI辅助的多维组学整合策略
  • 批准号:
    32150024
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    300万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    胡泽平
  • 依托单位:
ENPP1介导的嘧啶代谢重编程在EGFR TKI耐药中的作用及机制研究
  • 批准号:
    81973355
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    胡泽平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金