课题基金 / 基金详情

药物肝肾损伤的细胞器代谢组深度分析及代谢传递介导的互作网络解析

批准号:
82073812
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
许风国
依托单位:
学科分类:
药物分析
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
许风国

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
以靶器官整体作为研究对象开展代谢组学研究极易因“拉平现象”造成漏筛或误导。为解决这一问题,本项目提出基于细胞器代谢传递和互作网络的药物器官毒性作用机制研究新思路,并针对“细胞器制备分离”、“代谢物深度分析”和“互作网络解析”三个关键分析技术瓶颈开展系统探索:建立基于蛋白标签重组膜蛋白的细胞器免疫纯化分离新方法,实现多细胞器同时、快速、有效分离;建立整合“配对衍生化”、“拟靶标检测”和“一测多评”的LC/MS分析新方法,实现细胞器代谢组宽覆盖、高灵敏定量分析;建立代谢传递介导的细胞器互作网络解析新策略,从代谢物“交换”和“转化”角度解析细胞器间互作关系;利用所建立的方法从细胞器层面识别对乙酰氨基酚肝损伤和顺铂肾损伤毒性,并从代谢传递介导的互作网络角度阐释毒性机制。本项目的开展将建立以细胞器为微观研究单元的药物毒性识别和评价方法学体系,为药物早期成药性评价研究、临床安全用药提供技术支撑。
英文摘要
"Organelle isolation", "depth analysis of metabolites" and "interaction network analysis" are the three key technical bottlenecks in organelle metabolomics research on drug-induced organ toxicity. In this project, a new method of organelle immunopurification based on epitope-tagged recombinant membrane protein was developed to realize simultaneous, rapid and effective separation of multiple organelles; "twin derivatization strategy", "pseudo-targeted detection strategy" and " quantitative analysis of multi-components by single-marker strategy " were used in combination with LC-MS to realize the detection of trace amounts of metabolites in organelles with high sensitivity and wide coverage; network analysis of organelle interactions mediated by "metabolite exchange" and "metabolite conversion" was based on metabolic flux analysis. Based on metabolomics analysis data of organelles, establishment of a static-dynamic network model and identification of key metabolic nodes and pathways of organ toxicity were achieved, during which metabolic flow analysis technology was used to analyze the interaction between organelles from the perspective of "metabolite exchange" and "metabolite transformation". Furthermore, these new methods were applied to identify the toxicity of acetaminophen induced liver injury and cisplatin induced kidney injury from the organelle level, and to reveal the critical molecular initiation events, toxic metabolic pathways and related mechanism of toxicity from the perspective of interaction networks mediated by metabolic delivery. The implementation of this project will improve the research ideas and methods of pharmaco-metabonomics, and promote the development of research level of drug-induced organ toxicity metabolomics from organ and tissue to cells and organelle. The new drug toxicity identification system and individualized evaluation methodology with organelles as microscopic research units can provide technical support for evaluation of early druggability and medication safety in clinical practice.
以靶器官整体作为研究对象开展代谢组学研究极易因“拉平现象”造成漏筛或误导,为了解决这一问题,本项目提出基于细胞器代谢传递和互作网络的药物器官毒性作用机制研究新思路,主要研究内容包括三个方面:第一,整合差速离心的与密度梯度离心法,优化匀浆次数、差速离心和密梯度离心参数,以标志酶活力、标志蛋白和形态学等为评价标准,建立了肝脏中细胞核、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体、微粒体和细胞质的同步分离方案。通过比较已报道的血清外泌体的4种分离方法,确证超速离心法所得外泌体的含量和纯度最高,更适用于代谢组学分析。第二,将化学衍生化引入亚细胞代谢组LC-MS/MS分析,以Dns-Cl/d6-Dns-Cl和Dns-PP/d6-Dns-PP为衍生化试剂,分别修饰代谢物中的胺基/酚羟基和羧基,提高待测物质谱响应和色谱保留。建立了亚细胞中8大类(胺类、氨基酸、脂肪酸、胆汁酸、酰基肉碱、吲哚衍生物、核苷酸代谢和有机酸)共151种代谢物的高灵敏绝对定量分析方法,并进行了系统的方法学验证。第三,以四氯化碳肝损为代表性研究模型,分离肝脏的六种亚细胞和血清外泌体,采用上述构建的化学衍生化的LC-MS/MS靶向分析方法对分离得到的亚细胞和外泌体进行代谢物测定,从代谢传递介导的细胞器互作角度揭示肝脏损伤的“毒性代谢通路”和“毒性作用机制”。发现肝脏损伤时,亚细胞代谢轮廓敏感性高于整体肝脏,且存在亚细胞特异性代谢调控机制,肝脏无法准确反映亚细胞中的代谢变化。此外,急性肝损伤导致血清外泌体代谢轮廓显著改变,且血清外泌体存在特异性代谢变化,血清外泌体与肝脏亚细胞之间存在共性代谢变化规律。总之,本项目建立了以细胞器为微观研究单元的药物毒性识别和评价方法学体系,可为药物早期成药性评价研究、临床安全用药提供技术支撑。
基于“化学衍生化”和“LC-IM-MS”整合策略的新型修饰代谢物发现与分离分析新方法研究
  • 批准号:
    82273896
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    许风国
  • 依托单位:
基于“多维组合衍生化”和“同步选择性提取”的宽覆盖靶向代谢组学LC/MS分析新方法研究
  • 批准号:
    81773682
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    许风国
  • 依托单位:
整合氧化应激代谢通路靶向分析和代谢组进程动力学新策略的顺铂肾损伤机制与安全性预测研究
  • 批准号:
    81573385
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    许风国
  • 依托单位:
基于脑-肠轴色氨酸代谢通路靶向分析的黄芩汤防治伊立替康胃肠道毒性的作用机制研究
  • 批准号:
    81302733
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    许风国
  • 依托单位:
国内基金
海外基金