Inżynier i Fizyk Medyczny 2/2017 vol. 6
123
fizyka medyczna
/
medical physics
artykuł naukowy
/
scientific paper
Widma NMR zarejestrowane przy wykorzystaniu ujednolico-
nych protokołów pomiarowych są następnie poddawane ob-
róbce, w tym takim operacjom jak: fazowanie, uporządkowanie
względem wzorca, ewentualnie binowanie. Tak przygotowane
widma utworzą finalnie macierze danych spektroskopowych –
to one staną się materiałem analiz chemometrycznych.
Podsumowanie
Identyfikacja jakościowa i ilościowa biomarkerów metabolicz-
nych to podstawowe wymagania stawiane technice analitycz-
nej, która ma znaleźć zastosowanie w praktyce klinicznej. Spek-
troskopia NMR umożliwia jakościowe i ilościowe oznaczania
metabolitów, których stężenia są rzędu milimolowego.
W pracy omówiono najistotniejsze kwestie dotyczące ekspe-
rymentalnych aspektów ilościowych pomiarów NMR surowicy
krwi, które powinny być spełnione, jeśli zarejestrowane dane
mają stanowić przedmiot analiz metabolomicznych. Przedsta-
wione tu zalecenia dotyczą pobierania próbek, ich przetwarza-
nia i przechowywania oraz akwizycji widm NMR. Wierzymy, że
zalecenia te będą pomocne dla badaczy zainteresowanych po-
szukiwaniami biomarkerów w surowicy krwi.
Literatura
1.
D.S. Wishart, D. Tzur, C. Knox, R. Eisner, A.C. Guo, N. Young,
C. Fung:
HMDB: the human metabolome database
, Nucleic Acids
Res, 35(1), 2007, D521-D526.
2.
N. Psychogios, D.D. Hau, J. Peng, A.C. Guo, R. Mandal, S. Bo-
uatra, N. Young:
The human serum metabolome
, Plos One, 6(2),
2011, e16957.
3.
G. Birungi, S.M. Chen, B.P. Loy, M.L. Ng, S.F.Y. Li:
Metabolomics
approach for investigation of effects of dengue virus infection using
the EA. hy926 cell line
, J Proteome Res, 9(12), 2010, 6523-6534.
4.
P. Krishnan:
Metabolite fingerprinting and profiling in plants using
NMR
, J Exp Bot, 56(410), 2004, 255-265.
5.
P. Soininen, A.J. Kangas, P. Würtz, T. Tukiainen, T. Tynkkynen,
R. Laatikainen, M. R. Järvelin, M. Kähönen, T. Lehtimäki, J. Vii-
kari, O.T. Raitakari, M.J. Savolainen, M. Ala-Korpela:
High-thro-
ughput serum NMR metabonomics for cost-effective holistic stu-
dies on systemic metabolism
, Analyst, 134, 2009, 1781-1785.
6.
J. Kettunen, T. Tukiainen, A.P. Sarin, A. Ortega-Alonso, E. Tikka-
nen, L.P. Lyytikäinen, A.J. Kangas, P. Soininen, P. Würtz, K. Silan-
der, D.M. Dick, R.J. Rose, M.J. Savolainen, J. Viikari, M. Kähönen,
T. Lehtimäki, K.H. Pietiläinen, M. Inouye, M.I. McCarthy, A. Jula,
J. Eriksson, O.T. Raitakari, V. Salomaa, J. Kaprio, M.R. Järvelin,
L. Peltonen, M. Perola, N.B. Freimer, M. Ala-Korpela, A. Palotie:
Genome-wide association study identifies multiple loci influencing
human serum metabolite levels
, Nat Genet, 44, 2012, 269-276.
7.
J.L. Markle, R. Brüschweiler, A.S. Edison, H.R. Eghbalnia, R. Po-
wers, D. Raftery, D. S. Wishart:
The future of NMR-based metabo-
lomics
, Curr Opin Biotechnol, 43, 2017, 34-40.
8.
M. Ala-Korpela:
1H NMR spectroscopy of human blood plasma
,
Prog Nucl Mag Res Sp, 27(5-6), 1995, 475-554.
9.
J.D. Bell, J.C. Brown, P.J. Sadler:
NMR studies of body fluids
, NMR
Biomed, 2(5-6), 1989, 246-256.
10.
R.A. Wevers, U. Engelke, A. Heerschap:
High-resolution
1H-NMR spectroscopy of blood plasma for metabolic studies
, Clin
Chem, 40(7), 1994, 1245-1250.
11.
L. Schenetti, A. Mucci, F. Parenti, R. Cagnoli, V. Righi, M.R. Tosi,
V. Tugnoli:
HR-MAS NMR spectroscopy in the characterization of
human tissues: Application to healthy gastric mucosa
, Concept
Magn Reson A, 28(6), 2006, 430-443.
12.
A. Shrestha, E. Müllner, K. Poutanen, H. Mykkänen, A.A. Moazza-
mi:
Metabolic changes in serum metabolome in response to a meal
,
Eur J Nutr, 2015, 1-11.
13.
S.H. Shah, W.E. Kraus, C.B. Newgard:
Metabolomic profiling for the
identification of novel biomarkers and mechanisms related to com-
mon cardiovascular diseases
, Circulation, 126(9), 2012, 1110-1120.
14.
T.W. Fan, A.N. Lane:
NMR-based stable isotope resolved meta-
bolomics in systems biochemistry
, J Biomol NMR, 49(3-4), 2011,
267-280.
15.
I.F. Duarte, S.O. Diaz, A.M. Gil:
NMR metabolomics of human blo-
od and urine in disease research
, J Pharmaceut Biomed, 93, 2014,
17-26.
16.
L. Boguszewicz, A. Hajduk, J. Mrochem-Kwarciak, A. Skorupa,
M. Ciszek, A. Heyda, K. Składowski, M. Sokół:
1H NMR based
metabolomic approach to monitoring of the head and neck cancer
treatment toxicity
, Metabolomics, 12(6), 2016, 1-15.
17.
M. Ala-Korpela:
Potential role of body fluid 1H NMR metabono-
mics as a prognostic and diagnostic tool
, Expert Rev Mol Dia-
gn, 7(6), 2007, 761-773
18.
H. Gao, Q. Lu, X. Liu, H. Cong, L. Zhao, H. Wang, D. Lin:
Appli-
cation of 1H NMR‐based metabonomics in the study of metabolic
profiling of human hepatocellular carcinoma and liver cirrhosis
,
Cancer Sci, 100(4), 2009, 782-785.
19.
E. Garcia, C. Andrews, J. Hua, H.L. Kim, D.K. Sukumaran, T. Szy-
perski, K. Odunsi:
Diagnosis of early stage ovarian cancer by 1H
NMR metabonomics of serum explored by use of a microflow NMR
probe
, J Proteome Res, 10(4), 2011, 1765-1771.
20.
K. Sonkar, A. Behari, V. K. Kapoor, N. Sinha:
1H NMR metabolic
profiling of human serum associated with benign and malignant
gallstone diseases
, Metabolomics, 9(2), 2013, 515-528.
21.
W. Chen, S. Lu, J. Ou, G. Wang, Y. Zu, F. Chen, C. Bai:
Metabono-
mic characteristics and biomarker research of human lung cancer
tissues by HR1H NMR spectroscopy
, Cancer Biomark, 16(4), 2016,
653-664.
22.
E. Louis, P. Adriaensens, W. Guedens, T. Bigirumurame, K. Ba-
eten, K. Vanhove, Z. Shkedy:
Detection of lung cancer through
metabolic changes measured in blood plasma
, J Thorac On-
col, 11(4), 2016, 516-523.
23.
L.J. Sitole, A.A. Williams, D. Meyer:
Metabonomic analysis of HIV-
-infected biofluids
, Mol Biosyst, 9(1), 2013, 18-28.
24.
R.H. Weiss, K. Kim:
Metabolomics in the study of kidney diseases
,
Nat Rev Nephrol, 8(1), 2012, 22-33.
25.
V. Fanos, R. Antonucci, L. Barberini, A. Noto, L. Atzori:
Clinical
application of metabolomics in neonatology
, J Matern-Fetal Neo
M, 25(1), 2012, 104-109.
26.
N.W. Lutz, P.J. Cozzone:
Metabolic profiling in multiple sclerosis
and other disorders by quantitative analysis of cerebrospinal fluid
using nuclear magnetic resonance spectroscopy
, Curr Pharm Bio-
techno, 12(7), 2011, 1016-1025.
27.
G. Hassan-Smith, G.R. Wallace, M.R. Douglas, A.J. Sinclair:
The role of metabolomics in neurological disease
, J Neuroimmu-
nol, 248(1), 2012, 48-52.
28.
A. Atzei, L. Atzori, C. Moretti, L. Barberini, A. Noto, G. Otto-
nello, V. Fanos:
Metabolomics in paediatric respiratory diseases
and bronchiolitis
, J Matern-Fetal Neo M, 24(2), 2011, 59-62.
29.
M. Sofia, M. Maniscalco, G. de Laurentiis, D. Paris, D. Melck,
A. Motta:
Exploring airway diseases by NMR-based metabonomics:
a review of application to exhaled breath condensate
, BioMed Re-
search International, 2011.
30.
O. Beckonert, H.C. Keun, T.M. Ebbels, J. Bundy, E. Holmes,
J.C. Lindon, J.K. Nicholson:
Metabolic profiling, metabolomic and
metabonomic procedures for NMR spectroscopy of urine, plasma,
serum and tissue extracts
, Nat Protoc, 2(11), 2007, 2692-2703.
31.
T. Männistö, H.M. Surcel, A. Bloigu, A. Ruokonen, A.L. Hartika-
inen, M.R. Järvelin, E. Suvanto-Luukkonen:
The effect of freezing,
thawing, and short-and long-term storage on serum thyrotropin,
thyroid hormones, and thyroid autoantibodies: implications for
analyzing samples stored in serum banks
, Clin Chem, 53(11), 2007,
1986-1987.
32.
O. Teahan, S. Gamble, E. Holmes, J. Waxman, J.K. Nicholson, C.
Bevan, H.C. Keun:
Impact of analytical bias in metabonomic stu-
dies of human blood serum and plasma
, Anal Chem, 78(13), 2006,
4307-4318.
33.
P. Yin, R. Lehmann, G. Xu:
Effects of pre-analytical processes
on blood samples used in metabolomics studies
, Anal Bioanal
Chem, 407(17), 2015, 4879-4892.
34.
P. Krishnan, N.J. Kruger, R.G. Ratcliffe:
Metabolite fingerprin-
ting and profiling in plants using NMR
, J Exp Bot, 56(410), 2005,
255-265.
35.
S. Sokolenko, R. McKay, M.J.L. Blondeel, M.J. Lewis, D. Chang,
B. George, M.G. Aucoin:
Understanding the variability of com-
pound quantification from targeted profiling metabolomics of
1D-1H-NMR spectra in synthetic mixtures and urine with additio-
nal insights on choice of pulse sequences and robotic sampling
,
Metabolomics, 9(4), 2013, 887-903.
36.
S.K. Bharti, R. Roy:
Quantitative H-1 NMR spectroscopy
, Trac –
Trend Anal Chem, 2012, 35, 5-26.
