Chapitre 2 - Déroulement de l'étude métabolomique

Première étape : conception de l'étude

Un résultat de recherche contrôlé et perspicace dépend fortement de la qualité de la préparation de l'étude. Avant d'entreprendre une étude métabolomique, il est de la plus haute importance de bien la concevoir, en s'assurant que les échantillons que vous prélèverez et la manière dont vous les prélèverez sont appropriés et capables de répondre à votre question scientifique^.1 La planification à l'avance vous aidera à établir votre budget et à éviter le besoin inattendu d'ajouter des échantillons plus tard ou de demander des prolongations de financement. Il est également important d'éliminer, ou du moins d'identifier, les variables externes susceptibles d'avoir un impact sur votre étude, afin de pouvoir les prendre en compte ultérieurement lors de l'analyse des données.

Chez Metabolon, nous travaillons avec vous pour garantir les trois éléments clés d'une étude réussie: un objectif clairement défini, des éléments de conception d'étude solides et une puissance d'étude adéquate. Chaque étude que nous réalisons commence par une consultation individuelle afin de bien comprendre vos objectifs de recherche. Nous travaillons ensuite avec vous pour concevoir une étude métabolomique en tenant compte des types d'échantillons, des points dans le temps, des doses et de la gravité du phénotype ou de la maladie. Nous contribuons à minimiser les variations et le bruit en identifiant la matrice d'échantillon idéale pour votre étude, en assurant les contrôles appropriés dans votre plan d'étude et en veillant à ce que votre étude recueille des données d'exposition adéquates (c'est-à-dire la dose, le moment de la collecte, etc.).

Deuxième étape : préparation de l'échantillon

La préparation des échantillons comprend plusieurs étapes qui doivent être soigneusement étudiées et exécutées pour garantir la production de données de haute qualité à partir de vos échantillons : la collecte, le stockage, l'extraction et la préparation pour la mesure avec des instruments spécifiques^.1

Comme nous le verrons plus en détail au chapitre 4 de ce guide, de nombreux types d'échantillons peuvent être analysés à l'aide de protocoles métabolomiques, notamment des cellules en culture, des tissus, des selles, du sang, de l'urine et de la sueur. La source d'échantillon que vous utilisez dépend de votre objectif de recherche ; par exemple, vous pouvez choisir des selles si vous voulez étudier l'impact du microbiome intestinal sur l'acquisition des nutriments par l'hôte, des échantillons de tissus si vous voulez identifier des biomarqueurs qui différencient les tumeurs primaires et les métastases, ou du plasma si vous étudiez les changements systémiques. Chaque type d'échantillon nécessite une méthode unique de manipulation et de préparation, qui est influencée par le fait que vous avez choisi une approche ciblée ou non ciblée pour votre étude de profilage métabolomique.

Metabolon facilite la collecte et le stockage des échantillons grâce à notre kit gratuit de manipulation des échantillons Study Success, personnalisé pour votre étude. Ce kit comprend des tubes à code-barres spécifiques à votre matrice (c'est-à-dire des biofluides, des échantillons solides ou des culots cellulaires), un lecteur de code-barres et des instructions pour l'envoi de vos échantillons afin de garantir qu'ils arrivent en toute sécurité. Si vous stockez de grandes quantités d'échantillons dans un dépôt biologique ou une biobanque, nous travaillons directement avec le personnel de ces établissements pour préparer et expédier vos échantillons.

Une fois que vos échantillons sont arrivés, nous les conservons dans des congélateurs à -80 °C soigneusement contrôlés et alimentés par des générateurs ou dans d'autres lieux de stockage adaptés aux échantillons jusqu'à ce qu'ils soient traités. Nous disposons des connaissances et de l'expertise nécessaires pour garantir que vos échantillons, quelle que soit leur source, sont préparés de manière appropriée pour l'analyse, que votre étude utilise une approche globale et non ciblée, un panel ciblé ou une combinaison des deux.

Vous pouvez également être sûr que vos données respecteront les normes de qualité les plus élevées : nos laboratoires sont certifiés ISO 9001:2015 pour les tests analytiques et diagnostiques des échantillons biologiques et sont certifiés CLIA et accrédités par le College of American Pathologists (CAP) pour les tests diagnostiques sur les échantillons humains.

Troisième étape : Analyse de l'échantillon

Une fois les échantillons traités, l'étape suivante consiste à extraire des informations sur les métabolites et les voies métaboliques présents dans les échantillons à l'aide de l'instrumentation appropriée à la conception de l'étude. Comme nous l'avons décrit au chapitre 1 de ce guide, il existe deux approches principales pour analyser les métabolites : la résonance magnétique nucléaire (RMN) et la spectrométrie de masse (SM). La SM étant plus sensible que la RMN^,1,4 elle est souvent l'outil de choix pour les études métabolomiques.

Grâce à la spectrométrie de masse, les petites molécules présentes dans vos échantillons sont ionisées par une source d'ions, puis détectées par un détecteur de masse couplé. Ces petites molécules peuvent être introduites dans le spectromètre de masse par infusion directe ou, plus couramment, par l'intermédiaire d'un système chromatographique couplé^.1 La spectrométrie de masse par chromatographie gazeuse (GC) et par chromatographie liquide (LC) est utilisée depuis des années pour analyser les petites molécules ; toutefois, la LC-MS gagne en popularité car elle permet d'identifier et de mesurer une gamme plus large de composés que la GC-MS, et la préparation des échantillons est plus simple^.5

La plateforme métabolomique LC-MS exclusive de Metabolonest capable de détecter plus de métabolites uniques que n'importe quelle autre plateforme disponible, ce qui vous permet d'extraire le maximum d'informations biologiques de vos échantillons. Nous disposons également d'une gamme de panels non ciblés et ciblés optimisés et de tests d'analyse unique couvrant des milliers de métabolites et de lipides dans un large éventail de classes biochimiques, de voies métaboliques et de processus physiologiques. Nos panels ciblés s'appuient sur des méthodes précises et entièrement validées pour une quantification absolue. Et si nous n'avons pas d'essai qui puisse répondre à votre question de recherche, nos scientifiques experts travailleront avec vous pour développer un essai personnalisé pour vos besoins.

Quatrième étape : Acquisition, traitement, analyse et interprétation des données

Le résultat des spectromètres de masse est généralement une matrice (c'est-à-dire un grand tableau plein de lignes et de colonnes) énumérant les pics/signaux qui représentent les composés présents dans votre échantillon.^L 'essentiel est d'extraire des informations biologiques significatives de ce tableau, ce qui peut s'avérer une tâche ardue pour quiconque n'est pas familiarisé avec les données de sortie de la spectrométrie de masse et les outils qui peuvent être utilisés pour les analyser. La correction et/ou l'élimination du bruit est nécessaire pour l'analyse des données et, par la suite, pour une interprétation précise menant à des informations exploitables.

L'équipe d'experts de Metabolonpossède des décennies d'expérience dans l'analyse et l'interprétation des données LC-MS. Bien que Metabolon fournisse à chaque client un tableau de données client formaté, prêt à être importé et analysé avec des outils tiers tels que R et Python, les panels Global Discovery bénéficient en outre d'un accès continu au portailMyMetabolon , où vous pouvez trouver une interprétation personnalisée par nos directeurs d'étude titulaires d'un doctorat, les tests statistiques qu'ils ont effectués, des outils de visualisation des données entièrement personnalisables, un résumé complet des informations exploitables et des recommandations pour les prochaines étapes. De plus, le panel Complex Lipid Targeted donne accès à l'outil de visualisation de données Surveyor.

Nous travaillons souvent avec nos clients après l'interprétation et la livraison des données initiales pour les aider à analyser leurs ensembles de données de manière plus approfondie et à concevoir et exécuter des études de suivi. Ces efforts de collaboration ont conduit à la publication de plus de 3 000 présentations et publications scientifiques. Ces collaborations sont fructueuses car lorsque vous travaillez avec Metabolon, vous ne travaillez pas avec un fournisseur rémunéré à l'acte ; vous travaillez avec une équipe de scientifiques formés au doctorat et désireux de vous aider à faire de nouvelles découvertes scientifiques passionnantes.

Quelle est la prochaine étape ?

Dans ce chapitre, nous avons abordé certains des éléments clés d'un flux de travail d'étude métabolomique réussi, y compris les considérations clés pour la conception de l'étude, la préparation des échantillons, ainsi que l'analyse et l'interprétation des données. Dans le prochain chapitre de ce guide, nous nous plongerons dans les détails de la conception d'une étude métabolomique, notamment la définition de l'objectif de l'étude, le choix d'une approche expérimentale appropriée, la détermination de la taille de l'étude, le choix des contrôles, la garantie que l'étude est suffisamment puissante et la définition d'attentes appropriées en matière de résultats.

Références

1. https://www.ebi.ac.uk/training/online/courses/metabolomics-introduction/designing-a-metabolomics-study/design-experiment/
2. https://www.metabolon.com/working-with-us/study-design-consulting/
3. https://www.metabolon.com/working-with-us/sample-handling-kit/
4. Marshall DD et Powers R. Beyond the Paradigm : Combining Mass Spectrometry and Nuclear Magnetic Resonance for Metabolomics. Prog Nucl Magn Reson Spectrosc 2017 ; 100 : 1-16. doi : 10.1016/j.pnmrs.2017.01.001
5. Perez ER, Knapp JA, Horn CK et al. Comparison of LC-MS-MS and GC-MS Analysis of Benzodiazepine Compounds Included in the Drug Demand Reduction Urinalysis Program (Comparaison des analyses LC-MS-MS et GC-MS des composés de benzodiazépine inclus dans le programme de réduction de la demande de drogues par analyse d'urine). J Anal Toxicol 2016 ; 40(3) : 201-207. doi : 10.1093/jat/bkv140
6. https://www.metabolon.com/services/discover/
7. https://www.metabolon.com/services/target/
8. https://www.metabolon.com/services/target/#singleanalyte
9. https://www.metabolon.com/resources/webinars/client-data-table/
10. https://www.metabolon.com/resources/videos/mymetabolon-portal/
11. https://www.metabolon.com/working-with-us/reporting-interpretation/
12. https://www.metabolon.com/publications