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대사체학

대사체학(영어: metabolomics)은 세포, 생체액, 조직 또는 생물체 내의 작은 분자(일반적으로 대사물질, metabolites로 불림)를 대규모로 연구하는 학문입니다. 이러한 작은 분자와 생물 시스템 내의 상호작용을 통칭하여 대사체라고 합니다. 생물 샘플 내의 대사물을 포괄적으로 분석할 수 있는 새로운 기술로 정의된 것이 대사체학 기술입니다.

대사체학은 후유전체학 시대에 등장한 학제 간 학문으로, 주요 목표는 외부 자극, 병리생리 변화, 그리고 자체 유전자 돌연변이에 대한 생명체의 다양한 동적 반응을 정량적으로 연구하는 것입니다. 대사체학은 지난 세기 말에 영국 런던 임페리얼 칼리지의 제레미 니콜슨(Jeremy Nicholson) 교수에 의해 창립되었으며, 이후 급속히 발전하여 질병 진단, 약물 개발, 영양 및 식품 과학, 독성학, 환경학, 식물학 등 인간 건강 관리와 밀접하게 관련된 여러 분야로 확산되었습니다.

대사체학

대사체학이 발전한 현재, 대사체학 기술은 표준 임상 화학 기술의 범위를 훨씬 초과하여 수백에서 수천 종의 대사물을 정밀하게 분석할 수 있습니다. 대사체학은 대사 표형의 상세한 특성을 제공하며, 질병의 대사 장애를 특성화하고 새로운 치료 표적을 발견하며, 질병 진단이나 치료 약물의 모니터링에 사용할 수 있는 활성을 발견하는 등 여러 수준에서 정밀 의학 연구를 수행할 수 있게 합니다.

가장 일반적인 대사체학 분석 방법은 질량분석(MS)과 핵자기 공명(NMR) 분광법입니다. 질량분석 기술은 LC-MS와 GC-MS로 나뉩니다. 기본 원리는 시료 내 각 성분이 이온원에서 이온화되어 서로 다른 질량 대 전하비를 가지는 이온을 형성하고, 가속 전장의 작용을 받아 이온 빔을 형성하여 질량분석기로 들어가는 것입니다. 질량분석기에서 전기장과 자기장을 이용하여 반대 방향의 속도 분산을 발생시켜 이들을 각각 초점화하여 질량 스펙트럼을 얻고 질량(질량 대 전하비)을 확인하며, 질량 대 전하비의 강도를 통해 정량 또는 반정량 분석을 수행합니다. NMR은 외부 자기장 변화에 의해 원자핵 에너지가 흡수되고 재방출되는 원리에 기반한 분광 기술입니다. NMR로 생성된 스펙트럼 데이터는 농도를 정량화하고 대사물의 화학 구조를 특성화하는 데 사용될 수 있습니다.

대사체학 기술의 선택은 주로 연구 목적, 샘플 유형 등에 기반합니다. NMR은 샘플 준비가 적게 필요하며, 생성된 스펙트럼이 화합물 농도와 선형 관계를 가집니다. 그러나 NMR의 민감도는 상대적으로 낮기 때문에 보통 가장 풍부한 물질만 검출할 수 있고 검출 물질 종류가 적으며, 긴 정제 과정 등이 이 방법의 대규모 사용을 제한합니다. 반면, 질량분석 기술은 효과적인 샘플 전처리 및 크로마토그래피 분리와 결합하여 높은 민감도와 특이성, 우수한 동적 범위를 가지며, 특히 고해상도 LC-MS는 비표적 및 표적 대사체학에 특히 적합합니다. 간단히 말해, 물질이 이온화되어 검출기에 포착될 수 있다면 LC-MS에서 검출이 가능합니다. 따라서 최적화된 샘플 전처리 조건을 채택하고, 검출 목적에 따라 다른 크로마토그래피 질량분석 방법을 선택하며 프로세스화된 운영 규범을 따르는 것이 대사체학 분석 성공의 중요한 기초입니다. 바이타이파크의 완벽한 표준 운영 절차(Standard operating procedure, SOP)는 샘플 검출에 강력한 보장을 제공합니다.

바이타이파크 대사체학 분석 솔루션에는 다음이 포함됩니다:

기상 크로마토그래피-질량분석 (GC-MS): 물에 용해되는 대사물(유도체화 필요), 일부 지질 및 유기산의 표적 분석에 주로 사용됩니다.

액체 크로마토그래피-질량분석 (LC-MS): 비표적 대사체학, 표적 대사체학, 비표적 지질체학, 표적 지질체학. 아미노산, 당류, 알코올류, 유기산, 아민류, TCA 회로 중간체 등 물에 용해되는 소분자 및 지질 대분자의 표적 및 비표적 분석에 주로 사용됩니다.

핵자기 공명법 (NMR Spectroscopy): 단순 샘플 또는 정제 샘플의 물질 식별 및 분석에 주로 사용됩니다.

*혈액, 혈청 등 처리하기 쉬운 샘플 외에도, 세포, 조직, 기관 또는 세균 등 샘플에서도 대사체학 분석이 가능합니다.