huvitavat metaboloomikast€¦ · huvitavat metaboloomikast ursel soomets meditsiinilise...
TRANSCRIPT
![Page 1: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/1.jpg)
Huvitavat metaboloomikast
Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor
Bio- ja Siirdemeditsiini instituut
Biokeemia osakond
Siirdemeditsiini tippkeskus
Arstiteaduskond
![Page 2: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/2.jpg)
Millest täna juttu tuleb?
• Mis on metaboloom?
• Metaboloomi sugulus teiste oomiliikidega
• Mass-spektromeetria
• Mõningad näited
![Page 3: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/3.jpg)
Metaboloom • Madalmolekulaarsete ühendite kogum
– Orgaanilised ühendid, mis ei ole enamuses polümeersed, on reeglina molekulmassiga 100-700 Da
– Näiteks aminohapped, rasvhapped, suhkrud, vitamiinid, lipiidid & mõningad anorgaanilised ühendid ja elemendid
• Bioloogilised süsteemid koosnevad harva üksikutest puhastest ainetest – kõik on segud
![Page 4: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/4.jpg)
• Lõhna ja maitseained on madalmolekulaarsed. • Lõhna- ja maitsebukett – osad prae
metaboloomist Heaks aistinguks ei pruugi piisata ühest komponendist vaid võib olla tarvilik paljude ainete õige vahekord. Täpselt samuti ka terve metaboloomi korral
![Page 5: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/5.jpg)
(2500 metabolites, 1200 drugs, 3500 food components)
![Page 6: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/6.jpg)
Genoom
Transkriptoom
Proteoom
Metaboloom
Fenotüüp
Mis võib juhtuda
Mis paistab juhtuvat
Mis paneb selle juhtuma
Mis juhtus või juhtub praegu
![Page 7: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/7.jpg)
Roux A, et al, Applications of liquid chromatography coupled to mass spectrometry-based metabolomics in
clinical chemistry and toxicology: Clin Biochem (2010), doi:10.1016/j.clinbiochem.2010.08.016
Eksperimendi skeem
![Page 8: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/8.jpg)
Erinevad analüüsid
• Suunatud analüüs/biomarkerid – enamik põhikooli lõpetanuist saaks andmetöötlusega hakkama
• Suunamata analüüs – mitmemõõtmeline andmetöötlus
![Page 9: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/9.jpg)
Vahendid metaboloomi küttimiseks
• Ajalooliselt – keel, nina
– Uriini maitse ja lõhna põhjal
haiguste määramine
• Tänapäeval
• Eraldamine
– Gaaskromatograafia (GC)
– Kõrglahutuvusega vedelikkromatograafia (HPLC)
– Kapillaarelektroforees (CE)
• Detektsioon
– Mass-spektromeetria (MS)
– Tuumamagnetresonants (NMR)
![Page 10: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/10.jpg)
Tandem mass-spektromeetria - MS/MS
• Vedelikkromatograaf-tandemmass-spektromeeter (LC/MS/MS)
– Eraldab proovis leiduvad ained
– Ioniseerib ained (+/-)
– Registreerib ainete massi-laengu suhted (m/z), mis on harilikult vastavate ainete massid.
– Võimaldab meid huvitavat ainet lõhustada ning registreerida selle fragmentide m/z-d
![Page 11: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/11.jpg)
Miks metaboloomi uuritakse
• Haiguste diagnostika
• Haiguste jälgimiseks/diagnoosimiseks sobivate biomarkerite otsingud
• Ravimite metabolism
• Ravimite toksilisuse hindamine
![Page 12: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/12.jpg)
Loomkatsed
![Page 13: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/14.jpg)
Neerud Sinine +/+ Punane -/-
![Page 15: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/15.jpg)
* p<0,05 ** p<0,01 *** p<0,001
![Page 16: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/16.jpg)
Toit
![Page 17: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/17.jpg)
Walsh et al BrJ of Nutrition 2014
NW (loe) – Dublin, IRL; Reading,UK SW (edel) – Cordoba, ESP; Marseille, FRA NE (kirre) – Uppsala, SWE; Oslo, NOR
![Page 18: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/20.jpg)
Professor of metabolomics
Rõõmus lehm Tervislik toit Õnnelik elanik
Üldine metaboloomiliste uuringute võrgustik piima uuringutes
![Page 21: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/21.jpg)
Miks mõnest piimast juustu ei saa?
• 131 proovi, 39 farmi • Andmed: laapumine (Rmin, E30), pH, valgu, rasva ja
karbamiidi sisaldus, lüpsipäev, laktatsioon, tõug, põlvnemine.
• Laapuvate ja mittelaapuvate piimade metaboolsete profiilide analüüs.
- Piima laapumist iseloomustavate markerite leidmine
- Piima laapumist iseloomustavate metaboliitide identifitseerimine
![Page 22: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/22.jpg)
Väga hästi laapuv piim
Mittelaapuv piim
![Page 23: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/23.jpg)
Punane - mittelaapuvad, must – vahepalse laapuvusega, roheline – hästi laapuvad
piima proovid. Wilcoxon’i test hästi ja mittelaapuvate vahel. 25 suurima
erinevusega m/z väärtust koos p-väärtusega.
Mittelaapuv
ad
Vahepealse laapuvusega Hästi
laapuvad
![Page 24: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/24.jpg)
Mittelaapuvad Hästi laapuvad
Erinevused disahhariidides, karnitiinis, fosfosuhkrutes jne
![Page 25: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/25.jpg)
Inimuuringud
![Page 26: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/26.jpg)
Mida siis patsientidel uuritud on?
• Kasutatud on kõiki erinevaid tehnikaid
• Populaarseim on NMR, kuid järjest rohkem MS/MS
• Vereplasma, uriin, liikvor, koed
• Haigeid võrreldud tervetega, tervet kude patoloogilisega samal patsiendil, omavahel võrreldud erinevaid sama haiguse raskusastmeid, veel, kas metaboliitide seisukohalt on tegemist erinevate haiguste/patoloogiatega?
![Page 27: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/27.jpg)
• Krooniline obstruktiivne kopsuhaigus (KOK) • Patoloogiline seisund, mille korral
forsseeritud hingamise õhuvoolud on oluliselt vähenenud • Sümptomid: rögaeritus, krooniline köha,
õhupuudus • Põeb 210 milj. inimest • 5% surmadest KOK tõttu
• Väljahingatud õhu kondensaat (EBC) • Koostiselt sarnane hingamisteede epiteeli
piirdevedelikuga • 20 000 korda lahjem • Hingamisteede ainevahetuse produktid +
ained verest • Lenduvad ja mittelenduvad ained
![Page 28: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/28.jpg)
Väljahingatava õhu
kondensaat; EBC
Proovide kogumine
• Rtube
(10 min, 1-1,5ml, -80°C)
• Säilitamine - temp -80°C
• MS analüüs
Kopsuhaigused
![Page 29: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/29.jpg)
KOK
Astm
a
Hingeõhu kondensaadi peakomponentanalüüs
![Page 30: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/30.jpg)
SPLSDA preop vs postop (EBC)
![Page 31: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/31.jpg)
PLSDA
Vähikude; mittevähikude
![Page 32: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/32.jpg)
Phosphatidylinositol
(18:0-20:3) MW =
888,52
![Page 33: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/33.jpg)
Ülesreguleeritud vähikoes
![Page 34: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/34.jpg)
Psoriaasi metaboloomika
• Proovide kogumine:
Naha biopsiad EBC Vereseerum
![Page 35: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/35.jpg)
Psoriaatilise naha PCA analüüs
Roheline – terve doonor Punane – psoriaatiline nahk Sinine – mittepsoriaatiline nahk
![Page 36: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/36.jpg)
Psoriaasi haigete vs tervete EBC PCA
![Page 37: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/37.jpg)
Kokkuvõtteks
• Metaboloom on madalmolekulaarsete (orgaaniliste) ühendite bukett.
• Termin ”metaboloom” on suhteliselt uus, kuid metaboloome on uuriud väga ammu.
• Tänu teadusaparatuuri arengutele on viimasel kahel kümnendil uuringud palju tulemusrikkamad kui enne.
![Page 38: Huvitavat metaboloomikast€¦ · Huvitavat metaboloomikast Ursel Soomets Meditsiinilise metaboloomika professor Bio- ja Siirdemeditsiini instituut Biokeemia osakond Siirdemeditsiini](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060416/5f14490ae2afaf6b066d01c2/html5/thumbnails/38.jpg)
TÄNAN TÄHELEPANU EEST!
Metaboloomikute hüüdlause!