Construire votre étude métabolomique

Approche de l'étude

La première chose à faire avant de concevoir votre étude est d'en définir l'objectif. Vous intéressez-vous à l'impact d'un traitement dans le temps ? Voulez-vous simplement identifier les différences de métabolites entre les sujets sains et les sujets malades ? Ou souhaitez-vous identifier des biomarqueurs ?

Une fois que vous avez défini l'objectif de votre étude, l'étape suivante consiste à déterminer si vous allez effectuer une analyse non ciblée (globale) ou ciblée, ou une combinaison des deux. Les approches métabolomiques globales sont semi-quantitatives et prennent en compte toutes les données métaboliques de sortie, tandis que les études ciblées utilisent des panels de métabolites connus pour quantifier les quantités de ces métabolites spécifiques dans le(s) échantillon(s) d'intérêt (quantification absolue).

For those interested in identifying novel biomarkers or seeking to understand the presence of a broad set of metabolites, global metabolomics is the best choice. If, however, you know exactly what you’re looking for and want to know how much of a specific metabolite or groups of metabolites are present in your sample, you’ll need a targeted approach. At Metabolon, we provide targeted panels for amino acids, bile acids, central carbons, complex lipids, fatty acids, short-chain fatty acids, and more. And, of course, we can help you develop custom target panels specific to your research goals.

Souvent, les chercheurs optent pour une approche à deux volets, en commençant par une approche globale et en utilisant ensuite la métabolomique ciblée pour mieux comprendre les analytes clés identifiés par l'analyse globale. Quelle que soit l'approche ou la combinaison d'approches choisie, il est important de définir ce paramètre d'étude dès le départ, car il déterminera les types et les quantités d'échantillons nécessaires pour rendre la collecte de données aussi simple que possible.

Objectifs de l'étude

Defining your study aims is also critical to ensure you design your study effectively. Most studies detect, identify, quantify, and, finally, correlate metabolites to specific variables to answer the research question. Experiments should ideally have a spectrum of time points, doses, and/or phenotypic/disease severity, enabling them to detect salient “cause and effect” metabolic changes.

We recommend that researchers collect samples at time points, doses, and/or exposures that induce mild, moderate, and severe experimental effects. Additionally, be sure to collect a complete set of metadata—including not only biological information (such as disease state, age, sex, etc.) but also technical information, such as who performed sample collection, which freezer samples were stored in, and anything else that could be a source of variation. There is nothing worse than observing metabolite patterns but being unable to correlate those patterns with a specific variable.

Taille de l'étude

Une fois votre objectif et vos buts définis, vous devrez déterminer les types d'échantillons que vous allez collecter et les quantités d'échantillons adéquates. Dans le prochain chapitre de ce guide, nous nous pencherons sur les différents types d'échantillons que vous pouvez collecter pour les études sur les métabolites. Mais que vous choisissiez de prélever des cellules en culture, des selles, du plasma, du sérum, de l'urine, des biopsies de tumeurs ou d'autres types de liquides/tissus biologiques (ou une combinaison), vous devrez vous assurer de prélever un volume suffisant de chaque échantillon afin de pouvoir capturer des profils de métabolites biologiquement pertinents. Nous recommandons ce qui suit :

Sample type	Amount
Isolated cells:	100µL
Biological fluids (plasma, urine, etc.):	150 to 200µL
Tissues:	50 to 100mg

Nos directeurs d'étude sont prêts à travailler avec vous pour vous aider à déterminer le nombre approprié d'échantillons à prélever en fonction de votre plan d'étude et pour s'assurer que vous prélevez un volume d'échantillons suffisant pour l'analyse métabolomique.

Pouvoir d'étude

Pour obtenir des résultats statistiquement significatifs, votre étude doit être suffisamment puissante, c'est-à-dire que vous avez collecté suffisamment d'échantillons pour surmonter les variations biologiques et techniques. Les scientifiques de Metabolon ont combiné des décennies d'expérience avec des milliers d'études de métabolites sur des centaines de types d'échantillons, et nous avons développé un ensemble de directives de base, décrites dans notre outil de conception d'étude, pour s'assurer que votre étude est correctement alimentée.

Various aspects of your study design can impact power, however. More samples than the recommended amount for your sample type may be needed if you collect samples from multiple sites, use a mixed population, or expect subtle treatment effects. On the other hand, you may need fewer samples to obtain the same power if you’re collecting across multiple time points, collecting multiple samples from the same individual, or expect your treatment effect to be very strong. Metabolon’s study directors work with each customer individually to not only appropriately design their study but to ensure that the study is adequately powered.

Contrôles de l'étude

As with any scientific study, controls are a critical component of your metabolomics study. Incorporating an appropriate control for each variable tested in your experiments will ensure that you can answer your scientific question correctly. It’s also good practice to never include a variable for which you cannot also include a proper control. Examples of controls include vehicle (i.e., saline, placebo) controls for drug studies, samples from healthy individuals for disease studies, and wild-type animals for transgenic animal-based studies. Technical controls should also be utilized at the sample processing step. Metabolon includes appropriate controls for every study to ensure instruments are performing properly and to identify (and remove) universal sources of variation.

Les contrôles physiques aident les chercheurs à déterminer si les caractéristiques de leurs données sont spécifiques aux variables qui les intéressent ou non (si elles sont également présentes dans les échantillons de contrôle, elles n'ont pas de sens dans le contexte de la question scientifique posée). Mais les échantillons de contrôle ne sont qu'un moyen parmi d'autres de traiter les variations de l'étude. La normalisation des échantillons est également essentielle pour obtenir des informations biologiques, mais elle doit être effectuée avec le plus grand soin pour préserver la variation biologique tout en réduisant la variation non biologique. Metabolon a développé des approches de pointe pour la normalisation des échantillons, garantissant que toute étude que vous réalisez avec nous permet d'obtenir un maximum d'informations.

Fixer des attentes en matière de résultats

Le fait de savoir dès le départ quel type de données vous pouvez vous attendre à recevoir et combien de temps il vous faudra pour recevoir ces données vous aidera à planifier les expériences de suivi et à collecter les échantillons pour ces études au bon moment, ainsi qu'à budgétiser les logiciels/outils d'analyse nécessaires.

Comme nous l'avons brièvement évoqué au chapitre 2 de ce guide, la sortie des spectromètres de masse est généralement une matrice (c'est-à-dire un grand tableau plein de lignes et de colonnes) qui n'est pas encore formatée pour l'analyse des données à l'aide d'outils tiers. Et bien que certains instruments soient livrés avec un logiciel d'analyse de base, les résultats sont basiques et superficiels, et ne permettent pas de générer des analyses complexes et d'obtenir des informations approfondies.

Metabolon customers have the option to receive only data or different levels of analysis and interpretation, depending on their existing analysis capabilities and capacity and whether they’ve selected global metabolomics or a targeted assay. Every single Metabolon customer, regardless of the assay(s) they select, receives a formatted Client Data Table that is ready for import and analysis with third-party tools such as R and Python.

If you desire help with data analysis and interpretation, it’s important to set appropriate expectations for what you’ll receive and how long it will take. Metabolon not only has the capacity to process hundreds of samples at a time, ensuring you aren’t waiting months for your data table, but also has developed various analysis and interpretation reporting tools, such as the MyMetabolon Portal and the Lipid Surveyor data visualization tool which are available with specific assays. We discuss these tools in greater detail in the next chapter of this guide.

Nous continuons souvent à travailler avec nos clients après l'interprétation et la livraison des données initiales afin d'analyser plus en profondeur leurs ensembles de données et de concevoir et d'exécuter des études de suivi. Ces efforts de collaboration peuvent durer des mois, voire des années, et ont conduit à la publication de plus de 3 000 présentations et publications scientifiques. Si c'est le type de partenariat que vous souhaitez avec Metabolon, assurez-vous d'en informer immédiatement votre directeur d'étude afin qu'ensemble vous puissiez définir les attentes et les considérations appropriées, en particulier pour les études qui contribuent à des projets plus importants et/ou à long terme.

Cartographie et exécution de l'étude

Une fois que vous avez pris en compte toutes les considérations exposées ci-dessus, vous êtes prêt à maquetter votre plan d'étude et à préparer l'exécution de votre étude. Notre outil de conception d'étude est un excellent moyen de commencer, mais nos directeurs d'étude vous fourniront également une maquette de conception d'étude une fois qu'ils vous auront consulté sur votre projet. Vous pouvez examiner la maquette avec votre directeur d'étude, identifier les points problématiques et y remédier avant de collecter vos échantillons.

Quelle est la prochaine étape ?

Une fois que vous aurez réalisé votre maquette et que vous aurez confiance en votre plan d'étude, vous serez prêt à commencer vos expériences et à collecter des échantillons. Dans les prochains chapitres de ce guide, nous aborderons les différents types d'échantillons que vous pouvez collecter et les considérations spécifiques pour vous assurer d'obtenir des données de haute qualité, comment collecter, stocker, transporter et préparer vos échantillons de manière appropriée, et les tenants et aboutissants de l'analyse, de l'interprétation et de la compréhension de l'étude avec Metabolon.