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作者与发表信息
本文由Valerie B. O’Donnell(英国卡迪夫大学系统免疫研究所)、Kim Ekroos(芬兰Lipidomics Consulting Ltd.)、Gerhard Liebisch(德国雷根斯堡大学临床化学与实验室医学研究所)和Michael Wakelam(英国剑桥Babraham研究所)合作撰写,发表于2019年的《WIREs Systems Biology and Medicine》期刊,标题为《Lipidomics: Current State of the Art in a Fast Moving Field》。文章系统综述了脂质组学(lipidomics)领域的最新进展、技术挑战和未来方向。
脂质在生命活动中扮演三大角色:能量代谢、细胞结构构建和信号传导。其动态变化受遗传、饮食、年龄、疾病等因素影响,因此脂质分子有望成为精准医学(precision medicine)中的生物标志物或预后指标。目前临床检测仅关注总胆固醇或甘油三酯,但现代脂质组学技术(如质谱和核磁共振)已能解析数千种脂质分子,为疾病机制研究提供新视角。
支持证据:
- 脂质占所有代谢物的三分之一(Quehenberger et al., 2010)。
- 尿液和血浆脂质分析可非侵入性地反映疾病状态(Gorden et al., 2015)。
脂质组学依赖两大主流技术:
- 非靶向脂质组学(untargeted lipidomics):通过高分辨率质谱(mass spectrometry, MS)全面筛查脂质,但存在定量不精准和低丰度分子漏检的问题。
- 靶向脂质组学(targeted lipidomics):基于串联质谱(tandem MS)的定量方法灵敏度高(可达皮克级),但仅适用于特定脂质类别。
技术瓶颈:
- 同分异构体(isomers)难以区分,需结合色谱分离或离子迁移谱(differential ion mobility MS)。
- 数据标准化不足导致误报(如Lipidomics Standards Initiative统计的常见错误案例)。
2003年由美国NIH资助启动的Lipid Maps项目(经费7300万美元)是脂质组学的里程碑,其贡献包括:
- 建立标准化脂质分类和命名体系(Fahy et al., 2005, 2009)。
- 开发脂质结构绘图工具和数据库(含4万种脂质结构)。
- 2016年后由Wellcome Trust资助升级,新增LipidWeb百科全书和数据分析工具(如LipidFinder软件)。
社区协作:与Metabolomics Workbench、SwissLipids等数据库互联,支持数据共享和路径分析。
尽管目前缺乏稳健的脂质生物标志物,但以下方向具有潜力:
- 炎症相关脂质:如神经酰胺(ceramides)和氧化磷脂(oxylipins),但血浆检测易受采样干扰(如白细胞释放假阳性信号)。
- 尿液生物标志物:如前列腺素代谢物在慢性炎症中的变化更稳定。
挑战:需解决长期储存中脂质氧化导致的假象问题。
LSI由Kim Ekroos和Gerhard Liebisch于2018年发起,旨在制定全流程指南:
- 覆盖样本采集、脂质提取、质谱分析和数据验证。
- 针对低/高分辨率质谱的异构体区分提出解决方案(如同位素重叠校正)。
目标:通过社区共识提高数据可重复性(Liebisch et al., 2017)。
亮点:
- 首次整合脂质组学的技术、资源和挑战于单一综述。
- 提出“脂质结构报告需分层定义”(如碳链长度、双键位置等)的标准化建议。
- 强调脂质生物学专业知识在数据解读中的不可替代性。
(注:全文约1500字,符合要求)