1代謝組學及其研究策略歷史背景代謝組（Metabolome）：1998年Tweddale研究大腸桿菌代謝時首次提出，定義為“代謝物整體”，代謝物組成分析能夠提供細胞代謝和調控的重要信息。代謝組學（metabolomics/metabonomics）：1999年英國帝國理工大學Nicholson首先提出，定義為：對生物系統內病理生理或基因改變等刺激所致動態多參數代謝應答的定量測定。將生物體作為一個動態的整體，研究內外因素導致的代謝變化，重點在于整體性和動態性。Nicholson因其在代謝組學發展上的開拓性貢獻，被學術界公認為代謝組學創始人。代謝組學是繼基因組學，轉錄組和蛋白組學之后新發展的一門學科，是系統生物學重要的組成部分。代謝組學的發展歷史系統生物學（Systemsbiology)：從系統水平來理解生物學系統，利用一系列的原理與方法學來研究分子行為與系統特性與功能關系，通過計算生物學來定量闡明和預測生物的功能，表型和行為。系統生物學將是21世紀醫學和生物學的核心驅動力。系統生物學時代的代謝組學系統生物學，是把孤立的在基因水平?蛋白水平的各種相互作用?各種代謝途徑?調控途徑等融合起來，用以說明生物整體，高通量的組學實驗平臺構成了系統生物學的大科學工程。代謝組學代謝組學：生物體內源性代謝物質的整體及變化規律的科學。中心任務：檢測，量化和編錄生物體內源性代謝物質的整體及其變化規律；聯系該變化規律與所發生的生物學事件或過程的本質。狹義上講，是通過比較對照組和實驗組代謝組，以尋找其代謝譜差異的研究方法。代謝組（metabolome）：基因組的下游最終產物，是一些參與生物體新陳代謝，維持生物體正常生長功能和生長發育的小分子化合物的集合，主要是相對分子量小于1000的內源性小分子。影響人代謝狀態的內部和外部因素，這些狀態可用代謝組測量①.快速、精準地分析生物樣本中的某種或某類代謝物，從系統的角度來定量定性分析代謝物，解釋生命現象；②.客觀地揭示代謝物動力學；③.在生物學網絡中研究基因的功能和基本的代謝機制，及時準確反映生物體的表型或生理狀態，揭示基因和表現型之間的關系，達到監測和推斷基因功能的目的；④.鑒定基因突變和藥物處理后的分子標志物；⑤.提示潛在的疾病相關代謝物的結構特點。紅色和綠色分別表示轉基因與野生型老鼠相比濃度增高和降低。連接線表示基因，蛋白質或類脂之間的關聯

代謝組學的優勢(1)基因和蛋白表達的微小變化會在代謝物水平得到放大，研究相對簡單；(2)代謝組學的研究不需進行全基因組測序或建立大量表達序列標簽的數據庫；(3)代謝物的種類遠少于基因和蛋白的數目；(4)生物體液的代謝物分析可反映機體系統的生理和病理狀態。通過代謝組學研究既可以發現生物體在受到各種內外環境擾動后的應答不同，也可以區分同種不同個體之間的表型差異。代謝產物是基因表達的最終產物，在代謝酶的作用下生成。雖然與基因或蛋白質相比，代謝產物較小，但是能形成代謝產物的細胞均是活細胞，因此代謝產物的研究越來越重要。研究人員通過對機體代謝產物的深入研究，可以判斷機體是否處于正常狀態，而對基因和蛋白質的研究都無法得出這樣的結論。事實上，代謝組學研究已經能診斷出一些代謝類疾病如糖尿病、肥胖癥，代謝綜合征。目前，已經研究清楚的普通代謝途徑包括三羧酸循環（TCA）糖酵解，花生四烯酸（AA）/炎癥途徑。

根據研究對象和目的不同

代謝組學分為4個層次代謝物靶標分析(metabolitetargetanalysis)對某個或某幾個特定組分的分析。代謝輪廓(譜)分析(metabolicprofilinganalysis)對少數所預設的一些代謝產物的定量分析。代謝組學(metabonomics)對限定條件下的特定生物樣品中所有代謝組分的定性和定量。代謝指紋分析(metabolicfingerprintinganalysis)

不分離鑒定具體單一組分,而是對樣品進行快速分類（如表型的快速鑒定）。研究范圍

研究過程前期中期后期采集足夠數量的樣本；充分考慮樣品收集的時間、部位、種類、樣本群體等；分析過程要有嚴格的質量控制，如樣本重復性、分析精度、空白等；樣品主要是動植物的細胞和組織的提取液；處理生物樣本最為常用的是冰凍/液氮降溫法及冷凍、干燥的保存技術。前期樣品制備

以臨床標本為例處理尿液、血漿一般采用液液萃取法及固相萃取。

液液萃取利用有機溶劑分離和提取水相液體混合物中的組分；

固相萃?。⊿olidPhaseExtraction）就是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫或加熱解吸附，達到分離和富集目標化合物的目的。

細胞、組織則多采用超聲破碎提取。中期檢測中期檢測、分析與鑒定的主要技術手段是液相與質譜聯用技術(LC-MS)氣相與質譜聯用技術(GC-MS)核磁共振（NMR）

WebofScience的數據顯示，LC-MS是目前最主要的代謝組學分析平臺，其次為NMR，GC-MS使用相對較少.

質譜技術（MS）：是將離子化的原子、分子或是分子碎片按質量或是質荷比(m/e)大小順序排列成圖譜,并在此基礎上，進行各種無機物、有機物的定性或定量分析；新的離子化技術則使質譜技術的靈敏度和準確度均有很大程度的提高；聯用其它的一些分析技術

高效液相色譜儀(HPLC)、氣相色譜(GC)、高效毛細管電泳(HPCE)等。它們往往與NMR或MS技術聯用，進一步增加其靈敏性。

液相色譜和質譜聯用（LC-MS）

靈敏度較高，檢測限為ppb（即十億分之一），可用于痕量分析；根據液相的柱效，可分為HPLC（高效液相色譜）和U(H)PLC（超高效液相色譜）；適用于分析熱穩定性差、沸點較高、極性強、離子化的化合物；與GC-MS相比，LC-MS樣品處理簡單、無需衍生化操作。

LC-MS根據電離方式不同，可分為2種

工作方式的質譜電噴霧離子源(Electronsprayionization，ESI)可同時分析揮發性和非揮發性代謝產物，適用于離子型以及極性化合物的鑒定分析；靈敏度較高，能分析大分子量的化合物(分子量大于1000Da).大氣壓化學電離源(Atmosphericpressurechemicalionization，APCI)較ESI基質效應小，且受流動相緩沖鹽影響較小；APCI主要分析非極性以及小分子的化合物（相對于用ESI電離的化合物而言）。氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）分離效能及靈敏度高、重現性好；分析樣品時需要進行衍生化處理；只能分析易揮發且較穩定的物質；在代謝組學的研究中大多作為靶向性物質的分析，亦或作為非靶向性代謝組學LC-MS的一種補充。三種電離方法電子轟擊電離（Electronimpact，EI）；正化學電離（Chemicalionization，CI）；負化學電離（Negativechemicalionization,NCI）

優點①無損傷性,不破壞樣品的結構和性質.②可在一定的溫度和緩沖范圍內進行生理條件或接近生理條件的實驗.③與外界特定干預相結合,研究動態系統中機體化學交換、運動等代謝產物的變化規律.④實驗方法靈活多樣.但儀器價格及維護費用昂貴限制了該技術的進一步普及。

核磁共振技術（NMR）利用高磁場中原子核對射頻輻射的吸收光譜鑒定化合物結構的分析技術,可用于體液或組織提取液和活體分析兩大類。

代謝組學3種主要分析平臺對比代謝物可以通過與對照樣品的比值進行相對定量；通過添加標準參照物以及對代謝物進行同位素標記，可獲得絕對定量的代謝組數據集；獲得代謝組的定量數據集，可采用多種數據分析策略進行代謝組數據分析；分析策略的基本原則是比較實驗組與對照組之間代謝物水平差異，并利用統計方法評估這些差異的顯著性。代謝組數據采集與分析

代謝組學研究的后期需借助于生物信息學平臺

HumanMetabolomeDatabase:http://www.hmdb.ca/

Golm

MetabolomeDatabase:http://csbdb.mpimp-golm.mpg.de/csbdb/gmd/msri/gmd_sspq.htmlSpectralDatabaseforOrganicCompoundsSDBS:

http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgiMassBank:

http://www.massbank.jp/?lang=en單細胞質譜分析方法

不同的細胞個體之間具有差異性；在相同條件下培養的同源細胞,它們在形態、基因表達水平以及生長特性上都存在一定的差別；造成這些差別的便是細胞在新陳代謝過程中所發生的一些隨機過程；在細胞中所發生的隨機過程可能會導致細胞某些參數的檢測結果存在多個穩態,而群體細胞的檢測結果只能給出這些穩態的一個平均結果；代謝組學的研究中，經常出現的另一個單詞Metabolomics就是專指細胞層次上的代謝組學研究。R.ZenobiScience2013;342:1243259A圖中的黑色和白色圓圈分別代表由同源細胞經過一段時間的培養后所產生的具有不同表型的子代細胞.B圖群體細胞實驗和單細胞分析實驗結果的比較為了如實地反映細胞在結構和功能上對生物系統的正常運轉所起到的作用,就必須從單細胞水平上對細胞中物質的組成和含量進行分析研究；但是單細胞分析研究卻由于細胞的極小體積極多的物質種類、極少的物質含量以及不同物質間顯著的濃度差異而一度受阻；質譜是一種很適合于單細胞分析的檢測方法它具有極高的靈敏度、多物質同時檢測的能力以及對所感興趣的分子進行結構鑒定的能力。

不同離子化方法造就了不同的單細胞質譜分析方法

主要包括電噴霧/納噴霧離子化(electrospray/nano-electrosprayionization,ESI/Nano-ESI)、激光剝蝕/激光解吸附離子化(laserablation/laserdesorptionionization,LA/LDI)二次離子電離(secondaryionizationmassspectrometry,SIMS)等.這些離子化方法能對不同種類的物質進行離子化,如蛋白質、多肽、酯類、小分子代謝物以及元素等；單細胞質譜分析無需標記,且能夠進行多組分的同時分析。代謝組學的發展過程是一個不斷整合的過程。內部整合：指的是對代謝組學研究中所用到的技術手段的整合，研究對象的整合，它的目的是為了實現代謝組學的全面性。外部整合：代謝組學與蛋白質組、基因組學、轉錄組學及其它組學之間的交叉組合，是增強代謝組學研究系統性的整合，是整體系統生物學研究的必然要求。聯合運用多種分析檢測手段及數據處理方法對多種不同來源的生物樣本進行同時分析是代謝組學內部整合的主要內容。這種全面性檢測是單一檢測技術無法實現的。代謝組學整合化發展概況內部整合I檢測技術整合技術整合可整合成熟的應用技術，也可整合新研發技術。多項技術或多種檢測器在線組合或平行聯用可顯著增強單個生物樣本中不同極性，不同相對分子質量代謝物的分析，降低定量限。發揮每種分析手段的優勢，有助于了解更多化合物信息，找到更多關鍵化合物，獲取其生物學意義。（1）在線聯合質譜及共聯用技術（MS、LC-MS、GC-MS、CE-MS）與核磁共振（NMR）是代謝組學研究中常用的分析技術，各有其應用優缺點。HPLC-DAD-MS-SPE-NMR通過自連接MS與NMR接口，構成了在線組合系統，集合了三種檢測技術的優勢，克服了各種技術單獨使用時的缺陷，能夠提供綜合的機構化數據。硬件：BrukerAVANCEIII600MHz

核磁共振波譜儀、

Agilent1200

液相色譜系統、BrukermicroOTOF-QII高分辨電噴霧四級桿飛行質譜儀、Bruker/spark固相萃取系統、LC-SPE-NMR-MS聯用附件等組成。特點：①.對代謝物和小分子物質進行定性定量分析；②.一次進樣得到代謝物的UV、分子量及NMR結果信息，效率高；③.能夠監測代謝物的動態變化；④.能夠進行大批量樣品檢測⑤.系統內各儀器之間能自由組合使用，靈敏度高。①.小分子結構鑒定及定量分析核磁共振波譜能夠提供化合物內部各原子核的化學位移、自旋耦合裂分方式及峰積分面積，NOE信息、標量耦合信息等豐富的結構信息，因而常用進行化合物結構測定和構型確定。TargetAnalysis可以全自動地提取并識別目標化合物的離子色譜圖，同時通過質量準確度、同位素分布模式、保留時間等對目標化合物進行鑒定。目標化合物數據庫自動生成相應的數據處理方法和流程，可用于自建目標化合物數據庫。②.代謝物定性測定及定量分析

1H-NMR對生物體系代謝混合物中的含氫化合物均有響應，能完成對樣品中大多數代謝物的定性和定量分析，具有較高的靈敏度和較好的重復性，多用于代謝物指紋圖譜分析和尋找樣品間的顯著差異代謝物。

主要應用③.生物大分子結構解析及其與配體的相互作用研究

NMR技術可以在更接近生理環境的狀態下對蛋白質三維結構和相互作用進行研究。NMR能夠提供生物大分子的豐富動力學信息包括弛豫速率、化學交換、結合強度、構象變化等，可用于研究生物大分子與藥物小分子或生物大分子之間的相互作用方式、相互作用位點等。（2）平行聯用內部整合II多種樣本的整合分析生物樣本多種多樣，包括體液、組織、細胞及其它，每種樣本含有的代謝物信息映射出研究對象的生理狀況。內部整合III數據處理方法整合運用代謝組學數據具有高噪聲、高維、小樣本、高變異性等特征。進行統計學分析前需要對數據進行預處理，包括歸一化、標準化、即中心化和尺度化，以及數據轉換。需要根據具體的目的、數據類型及選用的統計方法綜合考慮，選擇恰當預處理方式。①.

實驗室特定數據庫：可存儲實驗方法和原數據，所含信息非常詳細，可采用標準格式輸出數據給其它數據庫。②.物種數據庫：存儲與某一物種相關的，已報道的，相對簡單的代謝物圖譜，可為其它實驗提供數據源。③.通用代謝譜：存儲通用的代謝標準譜，包含很多物種在不同的生理狀況下已報道的代謝譜，可用于不用數據庫，不同代謝組學研究平臺之間的比較。④.特定物種的已知代謝物庫：基于特定物種，已觀測到的，在不同生理狀態下檢測到的代謝物。⑤.已知代謝物庫：不針對具體物種，所有檢測到的代謝物，數據存儲可以單個生物水平進行，也可按其它分類方法。⑥.標準生物化學數據庫：其提供的是已有的生物化學信息，大部分來自文獻，常用的有KEGG，ExPASy等。⑦.代謝組學數據庫與國際標準：理想化的代謝組學數據可應全面，量化，可隨著分析技術的發展，收錄新的格式數據，并和平行組學的對應實驗數據兼容。代謝組學數據庫整合建設代謝組學數據整合分析示例外部整合代謝組學最終要建立起該領域的專家系統和數據庫，并與其它組學數據庫相互整合，找出基因變異，蛋白表達和代謝擾到之間的內在聯系，提升代謝組學在藥物和疾病領域的研究價值。除了適當的數據庫外，更需要先進的數學分析方法。基于GeneOntology的整合生物信息數據平臺（BioDW）能將多種異構的，分散的生物信息數據庫集成到統一模式的數據倉庫中，實現生物數據智能化。代謝組學整合化分析流程病變標記物的發現；疾病的診斷；治療和預后的判斷；機體的病理變化使得機體的代謝產物產生某種相應的變化,對這些由疾病引起的代謝產物的響應進行分析,即代謝組學分析；能夠幫助人們更好地理解病變過程及機體內物質的代謝途徑,有助于疾病的生物標記物的發現和輔助臨床診斷的目的。一、疾病研究1.糖尿病代謝組學技術是研究Ⅱ型糖尿病和胰島素抵抗的有力工具，它能夠識別那些常規方法無法識別的代謝產物。檢測血清脂肪酸代謝狀況可快速診斷2型糖尿病。對Ⅱ型糖尿病人尿液進行代謝組學分析，發現了馬來酸(Maleicacid)、氧基乙酸(Oxylacetic

acid)、4-氨基苯甲酸(4-Aminobenzoicacid)等與Ⅱ型糖尿病有關的潛在生物標志物。2.肝病利用LC-MS鑒定到5個慢性乙型肝炎引發的急性肝衰的診斷標志物。3.心血管疾病對急性心肌缺血患者的血漿進行分析，發現了32個與疾病相關的潛在生物標志物。4.腎病綜合征不進行腎活檢的情況下應用代謝組學的手段鑒別出各型原發性腎病綜合征患者尿或血中含量具有差異的一種或多種小分子代謝產物為診斷和治療原發性腎病綜合征提供了新思路。

5.腫瘤檢測腫瘤組織的代謝改變例如高濃度的乳酸與疾病早期階段的遠處轉移發生率相關；鑒定腫瘤相關的代謝標志物采用代謝組學分析代謝網絡，有助于發現腫瘤治療的新靶點；腫瘤的早期診斷及分期代謝組學技術可以較準確區分出腫瘤患者血液和健康人血液的差異，且假陽性率較低，現已通過分析血清或腫瘤組織的代謝譜，用于卵巢癌的臨床診斷過程。腫瘤的個體化治療及預后(1).可以對手術治療預后進行評價.

(2).藥物代謝組學技術將有助于腫瘤患者化療藥物的個體化治療及療效評估.(3).

可用于術后療效監測.

例如：順鉑是一種廣泛應用的抗腫瘤藥物，但有嚴重的腎毒性，可利用用藥前的代謝譜差異，來預測用藥后可能發生的毒性反應。二、藥物研發

疾病動物模型（包括轉基因動物）的確證；藥物篩選；藥效及毒性評價；作用機制和臨床評價。三、在毒理學中的應用代謝組技術可以直接反映毒物對機體的影響；采集機體尿液或血液，利用代謝組技術分析毒物作用后代謝物組成變化，可以無損傷性的評估目標器官的受損程度。四、在酶功能研究中的應用代謝組學研究方法可以對代謝網絡中的酶功能進行有效的整體性分析酶通過催化特異底物生成產物來調節生物變化過程，鑒定內源性底物可推知體內酶的功能。代謝組技術研究酶功能有兩種策略：

代謝物指紋印跡分析以及代謝物發掘

可以進行已知酶的新活性研究，也可以研究未知酶五、植物代謝組學(1)某些特定種類(species)植物的代謝物組學研究。

這類研究通常以某一植物為對象，選擇某個器官或組織，對其中的代謝物進行定性和定量分析。(2)不同基因型(genotypes)植物的代謝物組學表型研究。

一般需要兩個或兩個以上的同種植物(包括正常對照和基因修飾植物)，然后應用代謝物組學對所研究的不同基因型的植物進行比較和鑒別。(3)某些生態型(ecotypes)植物的代謝物組學。

這類研究通常選擇不同生態環境下的同種植物，研究生長環境對植物代謝物產生的影響。(4)受外界刺激后植物自身免疫應答。六、微生物代謝組學微生物表型分類；突變體篩選；代謝途徑及微生物代謝工程；發酵工藝的監控和優化；微生物降解環境污染物。

七、臨床營養研究營養素和膳食干預研究確立干預的作用機理以及怎樣影響代謝途徑。膳食標志物的研究基于NMR代謝組學的研究已可鑒定出人類在進食肉類后具有特征性的代謝相關標記物。飲食相關疾病的研究例如支鏈氨基酸與胰島素抵抗和Ⅱ型糖尿病之間存在相關性。代謝是生命活動的基本特征之一。生物體內各種物質按一定規律不斷地進行新陳代謝.有機體在物質代謝過程中伴隨著能量的釋放，轉換利用，故稱為能量代謝，細胞的主要能量來自于糖代謝，脂肪代謝和氨基酸代謝等。正常細胞中，葡萄糖主要通過糖酵解和氧化磷酸化（oxidativephosphorylation，oxphos)來提供能量。疾病導致機體病理生理過程變化，最終引起代謝產物發生相應的改變，通過對某些代謝產物進行分析，并與正常人的代謝產物比較，尋找疾病的生物標記物，將提供一種較好的疾病診斷方法。腫瘤代謝組學

1931年，德國生理學家奧托?瓦博格因為發現細胞代謝關鍵的酶而獲得諾貝爾醫學生理學獎。

“瓦博格效應”，19世紀20年代瓦博格提出，腫瘤細胞之所以比正常細胞生長快，因為其主要依靠糖酵解途徑，而不是有氧代謝途徑消耗更多葡萄糖，但產生的ATP數量比較少。

腫瘤的形成涉及多基因突變，是多步驟的病理變化過

程。代謝重塑是其顯著特征。腫瘤需要能量代謝重組來維持能量供給與需求平衡，腫瘤細胞重組的能量代謝包括有氧糖酵解、谷氨酰胺分解、逆向Warburg效應和截斷的三羧酸循環。葡萄糖、脂肪酸、氨基酸轉運和代謝對腫瘤細胞至關重要，且與腫瘤患者的不良預后有關。有氧糖酵解、谷氨酰胺分解代謝活躍等區別于正常細胞的能量代謝模式，滿足了腫瘤細胞快速生長和增殖對于ATP、大分子合成原材料及NADH/NADPH等還原當量的需求，也為腫瘤藥物開發及治療提供了理想靶點。腫瘤內存在富氧區域以及乏氧區域，乏氧區腫瘤細胞主要通過糖酵解方式產能，并釋放乳酸；富氧區腫瘤細胞則主要通過氧化磷酸化方式，部分通過糖酵解方式產能。糖酵解與氧化磷酸化兩者之間互相協調，產生“代謝共生?！备谎鯀^的腫瘤細胞可以攝取乏氧區腫瘤細胞糖酵解產生的乳酸，并以乳酸為原料用于氧化磷酸化產能，支持自身細胞生存。腫瘤細胞間的這一通過乳酸穿梭方式維持代謝穩態的現象稱之為“代謝共生。”代謝改變促進腫瘤細胞的增殖、抑制細胞凋亡、誘導腫瘤血管形成，腫瘤干細胞生成，最終可導致治療抵抗、腫瘤進展以及預后不良。

腫瘤細胞有氧糖酵解途徑1.1線粒體損傷。線粒體形態和代謝在細胞穩態中發揮重要作用。線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）與核DNA（nuclearDNA，nDNA）可編碼蛋白，維持線粒體功能。微小RNA（microRNA，miRNA）能夠調節線粒體內的信號通路，從而影響細胞內的能量代謝。線粒體失功能與異常增加的線粒體復制有關，其機制是線粒體單鏈DNA連接蛋白的過表達。線粒體滲透性轉變可以抑制線粒體功能，促進腫瘤“Warburg效應”。細胞代謝對比：正常細胞依賴氧化磷酸化，腫瘤細胞依賴糖酵解和谷氨酰胺代謝致癌的糖酵解代謝代謝關鍵酶的變化1.2腫瘤細胞的高糖酵解活性涉及糖酵解酶、葡萄糖過表達及線粒體氧化磷酸化（oxidativephosphorylation，OXPHOS）酶系低表達。果糖-1，6二磷酸酶缺失、異檸檬酸脫氫酶突變、代謝關鍵酶如琥珀酸脫氫酶、延胡索酸水合酶、丙酮酸激酶和異檸檬酸脫氫酶的突變或表達異常均與腫瘤發生相關。1.3缺氧微環境大多數的腫瘤組織常因血管異常而存在急性或慢性缺氧。然而，即使是在氧供應充足的條件下，腫瘤細胞仍表現出較高的糖酵解率。1.4基因組的變化基因突變影響一些信號通路可調節腫瘤細胞能量代謝。許多癌基因和抑癌基因均調控了這個過程。BRAF基因是代謝穩態的主要調節者，通過減弱OXPHOS過程誘導生物能量對腫瘤快速增殖的適應。抑癌基因SIRT6可以調節腫瘤細胞的有氧糖酵解，也可以改變MYC基因的轉錄活性以調節核糖體的代謝。腫瘤抑制基因SIRT3的缺失可導致腫瘤細胞中ROS和HIF蛋白的異常增加，后者可引起腫瘤細胞內的代謝重組和葡萄糖需求的增加。線粒體中富含腫瘤壞死因子受體相關蛋白1（TRAP1）可以調節腫瘤細胞氧化磷酸化和有氧糖酵解的轉換。Cancercell:myc失調促進代謝重編程和腫瘤發生還需一因子當Myc發生功能失調，能夠在轉錄水平對細胞代謝進行重編程，促進腫瘤形成。癌基因myc需要myc超家族成員，營養感應轉錄因子mondoA作用共同促進腫瘤發生。通過對mondoA或與其發生二聚化的mix進行敲低，能夠阻斷myc誘導的多條代謝途徑重編程，導致細胞凋亡發生。再對myc和mondoA共調控的基因進行鑒定和敲低，研究人員發現脂質合成對維持myc驅動的腫瘤存活具有非常重要作用。通過對臨床腫瘤病人研究進一步發現myc和mondoA共調控基因的過表達與許多癌癥病人的不良狀況都具有相關性。myc和mondoA能夠對腫瘤代謝進行共同調節，因此，抑制mondoA及其靶基因或可成為治療腫瘤的一條有效途徑。map05230（Centralcarbonmetabolismincancer）腫瘤細胞也可通過谷氨酰胺分解（glutaminolysis）實現合成代謝的目的，而無需呼吸鏈過程。除了對糖酵解的依賴外，腫瘤細胞也需要谷氨酰胺。和葡萄糖一樣，谷氨酰胺也是一種回補物質，它可以為Krebs循環(KrebsCycle，三羧酸循環)提供草酰乙酸等能源性前體物質。由于糖酵解和谷氨酰胺代謝(glutaminolysis)提升了細胞內的碳通量，造成Krebs循環前體中間物的聚集，從而激活另一條代謝通路磷酸戊糖途徑(PentosePhosphatePathway)。磷酸戊糖途徑可以產生大量NADPH，這可以還原谷胱甘肽的，從而緩解細胞內的氧化應激水平。此外，磷酸戊糖途徑可以產生大量核糖-5-磷酸，后者是核酸生物合成必需的構件分子。谷氨酰胺代謝腫瘤細胞的能量產生過程和潛在抑制靶點正常細胞ATP的來源和用途腫瘤細胞的ATP和能量來源面對化療和放療所帶來的遺傳毒性應激，腫瘤需要適應這種環境并開啟自我防御機制，其中包括藥物外排、DNA損傷修復、生存相關基因表達上調、抗凋亡和胞內存活信號通路激活，這一系列生命活動均需要大量持續ATP供給。上述任何一種適應/防御策略均需要與ATP產生相關通路交聯，例如有氧糖酵解/谷氨酰胺代謝/磷酸戊糖途徑。然而，這些代謝通路的產能效率遠低于氧化磷酸化。如果ATP需求大于了供給，就會出現一種“能量赤字”，此時腫瘤會有三種應對策略：提升ATP產量、通過