众所周知，生物体的生命活动受遗传和环境等多种因素的影响，而单一的组学研究只能够从单一层面进行分析，无法发现导致某种变化的根本原因，也无法研究不同层面之间的相互联系。而进行多种组学的联合分析，不仅可以弥补单组学分析的不足之处，而且还可以全面系统的解析生物体分子功能和调控机制，帮助我们更好的理解疾病的致病机理、揭示疾病相关的生物标志物及代谢网络，为临床疾病的诊断、药物的研发等方面提供有利的技术支持。
代谢组学联合其他组学在医学研究中发挥着至关重要的作用，它们共同为理解疾病的发病机制、寻找新的治疗靶点以及评估治疗效果提供了强大的工具。基于此，小编与大家分享三篇代谢组联合多组学在医学领域的研究案例，希望对您的研究有所帮助。
一、代谢组学与微生物组学的联合
微生物组学主要研究生物体内微生物的组成和功能，而代谢组学则关注生物体内所有代谢物的定量分析。两者的联合分析可以从物种、基因、代谢通路以及代谢物等层面综合阐述疾病发生发展机制。
英文标题: Role of dietary fiber in the recovery of the human gut microbiome and its metabolome
中文标题: 膳食纤维在恢复人体肠道菌群及其代谢组中的作用
发表期刊: Cell Host & Microbe
IF: 31.316
发表时间: 2021
研究思路
摘要：研究人员通过设置不同对照饮食（杂食组、纯素食组、无纤维饮食组）以及不同时间的抗生素干预，利用宏基因组和非靶代谢组，揭示了膳食纤维在人类肠道微生物的多样性及微生物群的恢复方面发挥重要作用，并对广泛的碳基和氮基代谢物产生影响。宏基因组结果显示，纤维对肠道菌群中厚壁菌门类群影响最大，膳食纤维的缺乏会导致特定的嗜粘液梭状芽孢杆菌的增加。非靶向代谢组学结果显示，饮食中缺乏膳食纤维会影响以碳水化合物和氨基酸为基础代谢的丁酸产生。代谢组的建模揭示了肠道菌群与代谢物之间的新联系：纤维通过改变基于碳水化合物和氨基酸的新陈代谢来塑造肠道微生物组的功能，从而来保证微生物相对丰度、多样性以及肠道菌群的恢复。
图1：人体肠道微生物群和丁酸盐产量
二、代谢组学与转录组学的联合
转录组学通过研究基因转录水平的变化，揭示基因表达的变化；而代谢组学则关注基因转录后代谢产物的变化。两者的联合分析可以实现从“因”（基因表达）到“果”（代谢产物）的全面研究。
英文标题：Altered Cardiac Energetics and Mitochondrial Dysfunction in Hypertrophic Cardiomyopathy
中文标题：肥厚型心肌病的心脏能量学改变和线粒体功能障碍
发表期刊：Circulation
影响因子：39.918
发表时间：2021
组学策略：转录组、代谢组、脂质组
研究思路
摘要：肥厚性心肌病（HCM）是一种复杂的疾病，部分解释为个体基因变异对肌节蛋白生物力学的影响。在细胞水平上，HCM突变通常会增强力的产生，导致更高的能量需求。尽管在阐明肌节结构-功能关系方面取得了重大进展，但关于将心脏能量学改变与HCM表型联系起来的机制仍有待进一步研究。本实验中，使用来自27名HCM患者和13名正常对照组的心肌样本，进行转录组、脂质组、代谢组等组学分析。研究通过综合分析HCM患者与正常对照的心肌样本，揭示了HCM患者存在显著的代谢信号紊乱和线粒体功能受损。这些变化表现为脂肪酸代谢的主要失调、酰基肉碱的减少、游离脂肪酸的积累，以及整体能量失代偿和抗氧化防御的降低。总之，我们的研究结果表明，代谢信号紊乱和线粒体功能障碍是HCM患者常见的致病机制。这些结果突出了通过改善代谢功能和减少线粒体损伤来衰减临床疾病的潜在新药物靶点。这些发现不仅为我们理解HCM的病理生理机制提供了新的视角，也为开发新的治疗策略提供了基础。
图2：肥厚性心肌病中的线粒体改变
三、代谢组学与蛋白质组学的联合
蛋白质是生物体内的重要功能分子，参与了几乎所有的生物过程。而代谢组是表型状态的的描绘者，也是功能调控的活性物质。蛋白质和代谢物层面的研究可以相互验证，互相补充，在遗传信息从上游向下游传递过程中也可以降低背景干扰，筛选出重要的蛋白质、代谢物或通路，更容易锁定研究靶点，揭示研究机制，从而更全面地理解生物体内的生物过程。
英文标题：Proteomic and Metabolomic Characterization of COVID-19 Patient Sera
中文标题：新冠肺炎患者血清的蛋白质组学和代谢组学特征
发表期刊：Cell
影响因子：41.582
发表时间：2020
组学策略：蛋白质组、代谢组
研究思路
摘要：通过对COVID-19患者和对照个体的血清样本进行蛋白质组学和代谢组学分析，研究人员揭示了重症COVID-19患者血清中蛋白质和代谢物的特征性变化。文章还通过机器学习模型，成功识别出重症患者，并在独立队列中验证了模型的准确性。研究确定了COVID-19患者血清中的分子变化，包括巨噬细胞功能失调、血小板脱颗粒、补体系统途径和大量代谢抑制等，这些变化可用于选择潜在的血液生物标志物以进行疾病严重性的评估。该研究不仅为新冠重症患者血清中发生的分子病理改变提供了全景式的描述，也为重症患者的预测以及药物选择提供了重要线索。
图3：模型中重症新冠肺炎患者的关键蛋白质和代谢产物特征
代谢组学联合其他组学在医学研究中具有广泛的应用前景和重要的科学价值。通过多组学联合分析方法研究复杂的生物过程机制，可以为疾病的预防、诊断和治疗提供新的思路和方法。未来，随着技术的不断发展和完善，相信这一领域将取得更多的突破和进展。
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