MetabolomikAnalysen

MetabolomikAnalyses bezeichnet die systematische Erfassung und Auswertung der Metabolitenpalette in einer biologischen Probe, um den metabolischen Zustand oder Phänotyp abzubilden. Ziel ist die Messung endogener und exogener kleinmolekularer Verbindungen in breiter Abdeckung und Dynamik. Analytisch dominieren NMR-Spektroskopie und massenspektrometrische Plattformen, meist LC-MS, GC-MS oder CE-MS. Je nach Zielsetzung gibt es untargeted (explorativ) und targeted (quantitativ) Ansätze. Typische Proben sind Blut, Urin, Gewebe sowie Zellkulturen oder Pflanzenauszüge.

Arbeitsablauf: Design, Probenentnahme, Extraktion, Datenerhebung, Vorverarbeitung (Rauschreduktion, Peak-Erkennung, Alignment) und Normalisierung. Statistische Analysen umfassen univariate und multivariate Ansätze wie PCA oder Partial Least Squares, gefolgt von Metabolitenidentifikation und Pfadweg- bzw. Netzwerkanalysen. Interpretation stützt sich auf Datenbanken und Tools, die Zuordnungen zu Stoffwechselwegen ermöglichen (beispielsweise KEGG, HMDB).

Anwendungen: Biomarkerforschung, pharmakometabolische Studien, Ernährungsforschung, Toxikologie, Krankheitsmechanismen und personalisierte Medizin. Die Felder stehen in Verbindung mit Systembiologie, Genomik und Proteomik und nutzen integrative Analysen über mehrere Omik-Plattformen hinweg.

Herausforderungen: begrenzte Abdeckung, unsichere Identifikationen, Variabilität der Probenvorbereitung, fehlende Standardisierung und Reproduzierbarkeit. Fortschritte ergeben sich aus offenen Datenstandards, Repositorien und interoperablen Tools, die Transparenz fördern.