Was ist Metabolomics?

Metabolomics ist ein neuer Zweig der analytischen Biochemie, der sich auf den Stoffwechsel bezieht - den Prozess der Umwandlung von Nahrungsenergie in mechanische Energie oder Wärme. Die als Metaboliten bezeichneten Nebenprodukte des Stoffwechsels entstehen in biologischen Proben wie Urin, Speichel und Blutplasma. Metabolomics bezieht sich auf die Untersuchung dieser Metabolitenprofile, wie sie in biologischen Proben erzeugt werden. In der Pflanzenbiologie werden bestimmte Gewebeproben für die Metabolitenprofilierung verwendet. Die Metabolomik wuchs zusammen mit der Genomik und Proteomik ab Mitte der neunziger Jahre als Ergebnis des Human Genome Project, eines Projekts zur Kartierung des menschlichen Gensystems.

Zellaktivitätsprozesse wie das Signalisieren von Zellen, der Energietransfer und die Kommunikation von Zelle zu Zelle werden durch Metaboliten gesteuert. Das Metabolom ist eine Sammlung aller Metaboliten in einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt. Menschen haben viele Arten von Zellen mit unterschiedlichen Metabolomen, aber die Metabolomik befasst sich mit der Untersuchung von Metaboliten mit niedrigem Molekulargewicht wie Lipiden, Zuckern und Aminosäuren. Diese werden auch als kleine Moleküle bezeichnet. Genetische Störungen, Krankheiten oder Umweltstörungen können durch die Untersuchung von Veränderungen im Metabolom erklärt werden. Daher kann die Untersuchung von Metaboliten, nämlich der Metabolomik, dazu beitragen, Krankheiten zu diagnostizieren oder die Auswirkungen einer Vergiftungssubstanz zu untersuchen.

Es gibt zwei komplementäre Ansätze, die für metabolische Untersuchungen verwendet werden: metabolisches Profiling und metabolisches Fingerprinting. Bei der Erstellung von Stoffwechselprofilen werden quantitative Analysemethoden verwendet, um Metaboliten einer bestimmten Klasse zu messen. Beim metabolischen Fingerabdruck werden Fingerabdrücke verglichen, um festzustellen, ob sich Metaboliten aufgrund von Krankheiten oder Toxinexposition verändert haben. Für diesen Vergleich können Chromatogramme und statistische Methoden verwendet werden. Es ist eine semi-quantitative Methode, die tatsächlich auf eine Vielzahl von Metaboliten angewendet werden kann. Die Metabolomik kann durch eine Kombination von Stoffwechselprofilen und Fingerabdrücken untersucht werden.

Forscher erwarten, dass Metabolomics in vielerlei Hinsicht zur Gesundheitsversorgung beitragen kann. Es sollte in der Lage sein, sicherere Medikamente herzustellen und Gruppen von Menschen besser zu identifizieren, die wahrscheinlich von einem Medikament profitieren. Metabolomics kann auch helfen, Krankheiten zu diagnostizieren und verschiedene Gesundheitsbehandlungen zu überwachen. Integriert in Proteomics und Genomics wird Metabolomics verwendet, um beispielsweise herauszufinden, warum manche Menschen anfälliger für Leberschäden durch bestimmte Medikamente sind. Es wird erwartet, dass das Feld langfristig eine wichtige Rolle in der Systembiologie spielt und kurzfristig Biomarker für die Untersuchung der Exposition gegenüber Krankheiten und Toxinen bereitstellt.