代谢组学临床血液样本分析前处理的建议
时间:2021-03-11 来源:深圳脉图 作者:小脉

入组受试者选择
性别、年龄和BMI都是影响代谢组数据的因素。有研究者对不同年龄的男性和女性血浆脂质谱进行考察时发现老年男性和女性的血浆脂质谱差异更大;BMI也是影响脂质代谢物差异的重要因素。因此,在研究设计中需要考虑年龄、性别和BMI等因素,并在各组别之间进行匹配。

采血时机选择
采血时机是指血液采集时受试者的状态、是否禁食和采集时间。在静脉采血国家标准中,规范了饮食、运动和情绪、采血时间、采血体位等要求。而相关研究也表明了上述条件对代谢组有一定的影响,例如:餐后3小时和5小时,血液中的必需氨基酸和酰基肉碱水平发生显著变化;运动可导致乳酸、某些氨基酸和酰基肉碱水平升高,脂肪酸水平下降;肉碱、LPCs、LPEs、胆红素、皮质醇和氨基酸等34种代谢物受采集时间的影响;服用药物或补充剂也是常见的重要影响因素。因此,建议选择在固定时间段进行采血,采集平静状态下并空腹12小时以上受试者的样本,记录受试者近期长期服用的药物和补充剂。

血液样本类型和采血管的选择
临床常用的血液样本类型为血清和血浆。

血清采集
研究报道血清中通常含有较高的代谢物含量以及更多的特征峰,这与凝血过程中释放了各种代谢物、脂质和蛋白酶有关。临床检验中,通常采用无添加剂的采血管采集全血,常温凝血30分钟,从而获得血清;或者采用添加了“促凝物质”的采血管,快速分离血清。然而,目前很多研究不建议在代谢组学研究中使用含有“促凝物质”的采血管采集样本,理由是这些“促凝物质”残留会干扰后续的分析并且影响血清中的代谢表型。因此,采用常温凝血获得血清是较好的选择,但是凝血的条件必须严格控制,以最大限度地减少酶反应和代谢组学改变。

血浆采集
与血清相比,血浆的获取更快速简单,因为血浆不需要常温凝血30分钟,从而保证了更少的代谢组学改变。但是血浆样本中添加的抗凝剂引入了外源性的化合物。临床检验中常用的抗凝剂有:肝素钠/锂、乙二胺四乙酸(EDTA)二钾/钠、柠檬酸钠等。研究表明:锂离子的引入会增加许多代谢物的电离效率和严重的基质效应,因此肝素锂不推荐用于代谢组学分析;EDTA不适合分析极性代谢物且由于噪声信号较强,不推荐EDTA用于基于核磁共振方法的代谢组学分析,而使用柠檬酸阻碍柠檬酸及其衍生物的分析。因此,血清和血浆的采集条件需要严格控制。建议采用相同品牌同一货号的采血管,并采取统一的样本制备方法,以控制因采血管而导致的代谢组改变。

避免样本溶血
溶血是指血液样本中红细胞破裂、血红蛋白逸出的现象,溶血的发生会导致血清或血浆代谢表型发生显著改变,因此应尽量避免溶血情况发生。除了病人自身病理性的溶血外,导致样本发生溶血的主要因素是操作过程的不规范,包括:1)抽血过程不规范;2)采血管剧烈的摇晃;3)离心速度过快等。发生中度或重度溶血时,游离血红蛋白使血清或血浆的颜色由淡黄色变为红色,所以容易根据颜色区分样本是否发生溶血。但在轻微溶血的样本中,颜色的变化不明显,肉眼难以发现。因此,必须严格按照标准进行采血操作;样本离体后,避免剧烈晃动等会造成溶血的操作。

样本离体后保存条件
抽血后全血样本长期暴露于室温会对血液代谢组有显著的影响。因此,需要对离体血液样本及时进行低温处理,以降低离体血液样本发生代谢组改变的风险。对于血清样本,制备时应该严格控制固定的凝血时间,凝血完成后立即置于冰水中;对于血浆样本,血浆采集管则可以在采集全血后,立即放置于冰水中,降低血细胞和酶的代谢活动,并在2个小时内完成血浆的分离。

样本长期保存的温控
温度对代谢组有显著的影响。有研究显示:将血浆暴露于室温16小时可导致23%所分析的代谢物发生轻微变化;EDTA血浆在4°C保存16小时,262种代谢物中有30种发生轻微变化。另一项基于核磁共振方法的代谢组学研究表明:- 20°C保存血浆可导致葡萄糖和脯氨酸等一些代谢物发生显著变化。因此,分离液体后立即- 80℃冷冻是最佳的选择。

避免反复冻融
一些研究发现,血浆和血清样本经过1 - 2次冻融循环后,从代谢组学的角度来看并没有明显改变;另外一些研究显示l-肉碱、脂质、胆碱磷脂、丙氨酸、葡萄糖、丙酮酸和丙酮在室温下经过4 - 5次冻融循环后发生变化。一般认为超过3次连续的冻融循环就可能引起血浆中脂质、胆碱化合物、氨基酸和能量相关代谢物水平的显著变化。因此,建议尽量减少冻融次数。无法避免时,则在4℃解冻样本。如果可以预见需要多次使用样本的情况,根据情况,在分离血液体的阶段,分装多管保存。

最后
代谢样本容易受到外界环境的干扰,因此样本分析前阶段对代谢组学分析结果有很大的影响。在最初的研究设计中就应充分考虑分析前阶段可能导致代谢组数据差异的因素,并制定标准操作规程来规范整个过程,最大化的减少这些因素对样本造成的差异。为了获得高质量的代谢组数据,脉图制定了全面的质量管理体系,严格规范从样本采集到数据处理的全过程,为后续的研究打下坚实的基础。

脉图优势
脉图拥有LC-Orbitrap-MS和GC-TOF-MS两种高分辨质谱检测平台与世界级的代谢物标准品数据库,可以更快、更精确和更全面地鉴定样品中的代谢物。我们独家研发、整合分析不同质控数据的算法,可以最大程度反映出样品的生物性、降低检测噪音,从一份样品中检测>5000 具有高度可比性的代谢信息。

 

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