【科研攻略】多组学 | 盲目堆数据≠好文章！盘一盘多组学研究的正确打开方式- 大数跨境

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【科研攻略】多组学 | 盲目堆数据≠好文章！盘一盘多组学研究的正确打开方式

丰信生命科学

2025-09-17

导读：多组学联合分析通过整合不同层面的生物分子数据（如基因组、转录组、蛋白组、代谢组等），旨在系统性地解析复杂的生命过程。

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多组学联合分析通过整合不同层面的生物分子数据（如基因组、转录组、蛋白组、代谢组等），旨在系统性地解析复杂的生命过程。

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科学问题驱动：首先要明确想解决的核心生物学问题。这直接决定了你需要获取哪些组学数据，以及选择何种整合策略。

样本可用性与质量：某些组学技术对样本量、质量有特定要求。在设计实验时，需要确保有足够的、高质量的样本用于所有计划的组学检测。

预算与技术支持：多组学研究成本较高，需合理规划预算。同时，考虑自身或合作团队的数据分析能力，必要时可寻求生物信息学专家的帮助。

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多组学联合分析建议

明确科学问题：切忌盲目追求“大而全”的多组学。从一个清晰的科学假设出发，选择最能回答该问题的组学组合。

精心设计实验：良好的实验设计是成功的一半。确保有足够的生物学重复，并严格控制实验条件，以减少不必要的批次效应。

寻求合作：多组学研究通常需要跨学科合作。主动与生物信息学家、统计学家以及其他领域的专家合作，能极大提高研究效率和深度。

利用公共资源：善于学习利用已有的公共数据库（如TCGA、GEO、MetaboLights等）进行数据挖掘和验证，可以补充自己的研究，甚至获得新的发现。

关注技术发展：多组学领域发展迅速，新的实验技术和计算方法不断涌现。保持关注和学习，将最新的工具应用于你的研究。

重中之重！多看文献案例：多组学联合分析让我们能更全面、系统地认识生物过程的复杂性。对于多组学研究来说，除了了解联合分析相关行业动态，其中的课题设计、实验执行、数据分析和论文撰都可以在前人文章中学习。

热

门

案

例

基于代谢组学和蛋白质组学的多组学整合揭示脓毒症相关急性肾损伤的早期代谢物变化

研究背景：

脓毒症相关急性肾损伤（SA-AKI）是脓毒症患者常见的并发症，死亡率高达 41%。因此，早期识别SA-AKI对于实施支持性治疗和预防进一步损害至关重要。研究旨在识别和验证SA-AKI的代谢物生物标志物，以辅助早期临床诊断。

实验方法：

① 动物实验：将 28 只雄性 C57BL/6 小鼠分为两组，一组注射脂多糖（LPS，10mg/kg，i.p.）构建脓毒症小鼠模型，通过测量肾小球滤过率（GFR）、血尿素氮（BUN）和肌酐水平区分脓毒症和 SA-AKI 小鼠；另一组小鼠注射 LPS 后，在 0h、8h、24h 三个时间点处死，获取血清样本。

② 临床研究：回顾性纳入哈尔滨医科大学附属第二医院重症医学科 56 例患者（28 例 SA-AKI 患者和 28 例脓毒症患者），收集外周静脉血样本。

③ 组学分析：对小鼠肾组织进行非靶向代谢组学和蛋白质组学分析；对小鼠血清进行代谢组学分析；对临床患者血清进行靶向定量代谢组学分析。

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④ 数据分析：差异分析筛选差异代谢物和蛋白质；Spearman 相关性分析构建多组学网络；使用多种机器学习算法构建诊断模型，通过受试者工作特征曲线（ROC）评估模型性能。

研究结果：

代谢组学变化：SA-AKI 小鼠与脓毒症小鼠相比，血浆 BUN 和肌酐显著升高，GFR 显著降低。鉴定出 13 种差异肾代谢物，主要参与不饱和脂肪酸生物合成、亚油酸代谢等途径。

蛋白质组学与多组学网络：发现 112 种与肾功能相关的差异肾蛋白质，主要参与炎症和细胞死亡相关通路。确定 5 种核心代谢物（3 - 羟基丁酸、3 - 羟甲基戊二酸、肌酸、肉豆蔻酸、肌苷），构建多组学网络揭示它们与蛋白质和肾功能指标的关联。

核心代谢物时间序列变化：SA-AKI 小鼠血清中，3 - 羟甲基戊二酸、3 - 羟基丁酸和肌酸在 0-24h 显著增加，肉豆蔻酸在 8h 增加，肌苷在 8h 下降。3 - 羟基丁酸、肌酸和 3 - 羟甲基戊二酸与 BUN 呈正相关。

IC3 模型构建：临床研究验证了 3 种核心代谢物（肌苷、肌酸、3 - 羟基丁酸）在 SA-AKI 患者和脓毒症患者中的差异。IC3 模型（基于这 3 种代谢物的逻辑回归模型）诊断 SA-AKI 的 AUC 为 0.90，且模型评分与 SOFA、APACHE II 评分（疾病严重程度指标）正相关，高评分组患者疾病更重。