绘谱学堂第二期直播课程回顾

2018-12-27 12:02:16, Metabo-Profile 麦特绘谱生物科技(上海)有限公司

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上周我们举办了麦特绘谱学堂第二期网络直播课程，短短一个小时，麦特绘谱技术总监苏明明老师为大家详细讲解了代谢组学数据处理过程中最常用的几款软件，包括SIMCA , MetaboAnalyst及麦特绘谱自主研发的XploreMET软件的具体操作及原理等实用干货今天我们为大家系统的整理一份课程内容的回顾和总结，希望大家从中有所收获!

SIMCA、MetaboAnalyst分析应用

SIMCA是基于类模型基础上的模式识别方法。在一定特征空间内，具有相似特征的同一类样本会聚集在某一特定的空间区域，而不同类的样本，则会分布在不同区域。通过因子分析法对训练集中的每类样本建立类模型。类模型建好后，对实验集中的样本，计算多维空间投影到二维平面的SIMCA距离，根据SIMCA距离判别该样本属于已知的某个类模型，或同时属于某几个已知类模型，或归于新类模型。

目前，SIMCA是一款商业软件，但网络上有试用版。使用SIMCA进行PCA、PLS-DA等模型分析前，需要对数据进行预处理，如数据的标准化、数据格式转化等等。SIMCA实现了PCA、PLS-DA等模型得分图的直观可视化。通过SIMCA多维统计分析筛选VIP大于1的变量，同时对筛选变量进行单维统计分析进一步筛选p小于0.05的差异变量，最后进行pathway analysis。此外，运用SIMCA可以对检测样本的质量进行评价，对QC样本进行分析，如果QC样本的RSD超过正负3倍SD，那么就要对仪器、样本等进行原因排查，排除异常后，重新检测分析。SIMCA软件直观的把代谢组学结果可视化，帮助代谢组学初学者简便而快捷地观察组别之间的差异变化等。具体操作可以参考苏老师网络直播课SIMCA使用教程。

MetaboAnalyst是一个基于网络的代谢组数据综合分析平台。该平台包含8个模块，主要实现数据前处理、数据标准化、数据质量控制、pathway分析、定量分析、功能解释等等。由于MetaboAnalyst是网页版，所以其可视化的分析图均为外部界面形式，同时数据分组需要手动选择。但是MetaboAnalyst的开发者来自中国，其分析功能可以满足中国代谢组学研究者的需求。该分析平台另外一个优势是与HMDB数据库相连，筛选到的差异性代谢物可以直接实现pathway分析。此外，平台的源代码是公开的，所以资深学者可以以此为基础进一步的开发利用，有利于进行代谢组学结果个性化分析。

Biomarker筛选策略

代谢组学目前分为非靶向代谢组学(Untargeted profiling)和定量代谢组学（Quantitative Metabolomics），无论是哪种研究方式都希望能够获得可靠的研究结果，寻找疾病的Biomarker。因此，需要注意以下几个方面：

首先是样本的质量控制及检测的自动化标准化：由于代谢组学分析技术和操作条件的多样化，使得大量数据和结果缺乏规范性，给代谢组学数据的采集、比较、共享和整合等带来诸多不便。这就需要对代谢组学整个过程标准化。样本的标准化收集、标准化储藏可以降低样本代谢物的降解、污染等等；样本检测过程中样本质控方法（标准品混合物、保留指数、内标、混合生物样质控和NIST生物标准血清SRM1950）、自动化衍生及检测（自动化XploreMET平台）。样本制备过程自动化的实现，有力的保证了实验结果的可重复性、准确性及高通量。

其次是数据分析：首先对质控样本进行分析，符合条件（RSD不超过正负3倍标准差等）才可以对检测样本进行统计分析，如果不符合要求则需要分析原因，排除干扰因素后对样本进行重新检测。样本分析中还要注意基线平滑和矫正、去卷积、原始色谱峰信号提取和对齐、保留指数矫正、代谢物鉴定、归一化等问题。变量统计分析又分为多维统计分析和单维统计分析。多维统计分析包含PCA、PLS-DA等分析，而单维统计包括T检验、非参数秩和检验等。两种分析方法寻找Biomarker存在一定的差异，但两者可以相辅相成，我们建议将同时满足多维统计VIP大于1，单维统计p小于0.05作为潜在可靠的Biomarker筛选原则。如果是研究疾病机制，那么筛选条件可能要适当放宽以观察更多的代谢物水平变化。

最后是Biomarker验证：基于非靶向的研究结果下一步需对筛选出的Biomarker进行验证，可以从靶向定量研究或者分子生物学实验两个层面进行验证。

代谢组学量身定制软件 XploreMET

对于初步学习代谢组学技术及数据处理的研究者，SIMCA可以满足初学者对代谢组的分析需求，也容易快速的掌握相关操作。但是对于深入分析功能存在一定的局限性，而MetaboAnalyst可以满足代谢组学数据处理的大部分功能且更适合个性化分析。

我们利用十几年的研究经验，从SIMCA用户、MetaboAnalyst用户，到自主开发出代谢组学分析软件XploreMET。XploreMET允许老师根据自己需求在线进行数据处理，该软件目前只适用于公司客户，在不久的将来，该软件将面向代谢组学用户全面开放，敬请期待！

我们的直播课程虽然已经结束，但是课程内容将免费公开，方便各位随时点击回看。此外，扫描下方二维码，关注麦特绘谱的直播间，还可以实时收到我们的新课程提醒，再也不用担心与精彩实用的直播课程擦肩而过啦！