NMRベースのメタボロミクスを用いた重症患者における代謝異常物の同定と定量

要約

核磁気共鳴(NMR)分光法は、さまざまな疾患を持つ患者の代謝産物の調節不全を特定するために使用されます。この技術により、乱れた代謝物の定量化が可能になり、病態生理学的な洞察が解き明かされます。ここでは、患者の代謝特性評価のためのNMRベースのアプローチの段階的な手順について説明します。

要約

メタボロミクスは、病態生理学的状態に対する個人の反応を反映する重要なアプローチとして浮上しています。核磁気共鳴(NMR)分光法は、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)、重症急性膵炎(SAP)、急性腎障害(AKI)、敗血症などの疾患に苦しむ重症患者の代謝調節不全を特定するツールとして進化してきました。研究群と対照群の血清サンプルからのスペクトルデータは、800 MHz NMR分光計を使用して記録され、NMR処理および分析ツールを使用して処理されます。さらに、単変量検定や多変量検定などの厳密な統計解析を行い、有意な代謝物を特定し、NMR代謝物定量ソフトウェアを用いて正確に同定・定量します。さらに、パスウェイ解析では、病気の重症化をもたらす乱れた生化学的サイクルが強調されています。この包括的なアプローチを通じて、研究者はこれらの重篤な疾患に関連する代謝変化についてより深い洞察を得ることを目指しており、疾患に対する理解を深め、診断および治療戦略を改善するための道を開く可能性があります。

概要

世界中で効率的な疾患診断を提供するための継続的な努力にもかかわらず、標的療法はまだその真の可能性を達成していません。トランスクリプトミクス、プロテオミクスなどのさまざまなアプローチにより、いくつかのバイオマーカーが同定されましたが、感度と特異性が欠如していたため、これらは十分な臨床的有用性を保持していませんでした^1,2。標的療法は、一部の多因子疾患では大きな課題であり、最終的には死亡率の上昇につながります。幅広い不均一性を持つ複雑な疾患の根底にあるメカニズムと病態生理学について、より深く理解する必要があります。このように、メタボロミクスの進化は治療法の開発に革命をもたらし、最終的には急性呼吸窮迫症候群(ARDS)、敗血症、重症急性膵炎(SAP)などのさまざまな重篤な疾患の治療計画を調整するのに役立つ可能性があります。

メタボロミクスは、さまざまな生体液、細胞、または組織抽出物にわたる低分子量分子(アミノ酸、脂質、ペプチド、有機酸、ビタミンなどの代謝物)を同定および定量することを目的とした包括的なアプローチです。これらの代謝産物は、通常1500 Da未満の重量で、生物の生物学的状態の進行的な輪郭を反映して、生化学的プロセスで積極的な役割を果たします。そ....

プロトコル

倫理的承認(IECコード:2022-71-PhD-126)は、ラクナウのSanjay Gandhi Postgraduate Institute of Medical Sciences(SGPGIMS)のIECから取得されました。患者またはその親族から書面によるインフォームドコンセントが得られ、研究目的でデータを公開しました。さらに、研究は機関のガイドラインに従って実施されました。

1. 研究デザインと倫理的クリアランス

1. 各グループのサンプルサイズを決定します。参加者の選考基準を慎重に検討し、設定してください。さらに、研究デザインでヒトまたは動物のサンプルを含める必要がある場合は、サンプル収集を開始する前に、適切な機関倫理委員会(IEC)から倫理的許可を得てください。
2. 動脈血中の酸素分圧 (PaO2) と吸気酸素分率 (FiO2) (P/F) の比率に基づくベルリン 2012 の定義の診断基準に基づいて、軽度、中等度、重度に分類された ARDS 患者を選択します。P/F 範囲が 300-200 の ARDS 患者は軽度、200-100 は中等度、100 未満は重度³⁸ と見なされます。ここでは、軽度と中等度のARDS患者の2つのグループに焦点を当てています( 表1

結果

メタボロミクス研究を実施するには、サンプルサイズと分析する特定のグループを決定することが不可欠です。適切なサンプルサイズを選択することは、疾患の重症度と正確に相関する有意な結果を得るために不可欠である⁴⁸。しかし、この特定の研究では、主に参照を目的としていたNMRベースのメタボロミクスを使用した代謝物の同定と定量に関?.......

ディスカッション

メタボロミクスは、疾患中に乱れる代謝サイクルを標的として、代謝物を効率的に同定・定量します。結果の品質は、メタボロミクスアプローチの各ステップの細心の注意を払って実行することに依存します。サンプルの選択と収集から経路の特定まで、すべての段階が、病気の原因となる主要な要因を正確に特定するために重要です。メタボロミクスを行う前に、.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Centirfuge	Sigma aldrich	3-18KS
Chenomx NMR suite	NMR Suite, v9, Chenomx Inc., Edmonton, Canada		NMR metabolite quantification software
Co-axial insert	Sigma aldrich	Z278513
Deuterim oxide	Sigma aldrich	151882
Eppendorf tubes	Tarsons	500020
Metaboanalyst	Wishart Research Group		Metabolomics statistical analysis software
NMR tube	Wilmad	Z412007	5mm diameter
Pipette	Eppendorf research plus	3123000039	0-100 μl
Sample collection vials	Tarsons cryo chill vials	523194
Sodium azide	Sigma aldrich	S2002
Sodium chloride crystal	Sigma aldrich	S9625
Sodium phosphate dibasic	Sigma aldrich	567550
Sodium phosphate monobasic	Sigma aldrich	S0751
Topspin 3.6.4	Bruker		NMR processing and analysis tool
Tsp salt	Sigma aldrich	269913