Inte så länge sedan, forskare satsade på antalet gener i det mänskliga genomet. Vissa satsningar sträckte sig uppåt 100, 000 gener finns. När den mänskliga genom -sekvensen var klar, ett projekt som delvis leds av McDonnell Genome Institute vid Washington University School of Medicine i St. Louis, även den lägsta gissningen på 25, 947 visade sig vara över det sanna talet.

Nu, nästan 15 år senare, forskare vid Washington University ser en påminnande trend i den senaste typen av stora data som kallas metabolomics. De uppskattar att antalet metaboliter som finns i en datamängd kan vara 90 procent mindre än tidigare uppskattat.

Studien publicerades online den 15 september Analytisk kemi .

Liksom sin genomiska föregångare, metabolomics försöker profilera alla metaboliter som finns i ett prov. Till skillnad från gener, dock, metaboliter är inte gjorda av vanliga byggstenar och är mycket mer kemiskt olika. Kända metaboliter inkluderar molekyler som glukos och kolesterol, varav många är en produkt av kosten. Således, att försöka fastställa det exakta antalet metaboliter hos människor har varit en tuff utmaning. På grund av sitt starka näringsberoende, vissa forskare har hävdat att det inte ens är den relevanta frågan att ställa.

Det har funnits intresse för att mäta metaboliter nästan lika länge som det har funnits intresse för människors hälsa. Analys av glukos vid diabetes går förmodligen tillbaka i århundraden. En handfull andra metaboliter har använts för att diagnostisera sjukdomar som i stort sett kallas "medfödda metaboliska fel" sedan 1960 -talet. Metabolomics försöker mäta alla dessa metaboliter, och mer. Frågan är:Hur många fler finns det?

Scenen för metabolomik var inställd med tillkomsten av sofistikerade enheter som kallas masspektrometrar. Dessa instrument är som små skalor som kan mäta molekylernas vikter, som sockerarter. Genom att använda databaser och beräkningsalgoritmer, forskare kan omvandla uppmätta vikter till sammansatta namn, som glukos.

För ett decennium sedan, när metabolomics började bli mainstream, forskare blev förvånade över att upptäcka att antalet signaler i ett typiskt metabolomiska experiment kraftigt överstiger antalet kända metaboliter i biokemiska läroböcker. Sa Gary Patti, docent i kemi i konst och vetenskap och seniorförfattare till studien:"Naturligtvis, knäböjsreaktionen är att anta att de flesta signaler som inte returnerar matchningar i databaser motsvarar okända metaboliter som aldrig har rapporterats tidigare. "

Konsekvenserna av ett sådant antagande är stora:tiotusentals metaboliter återstår att upptäcka, en storleksordning mer än vad som ingår i ditt vanliga väggdiagram över omfattande metabolism (se bilden nedan).

"Det är rutin att upptäcka tiotusentals signaler i metabolomics, men bara 1, 000 till 2, 000 har identifierats i alla experiment hittills, "sa Nathaniel Mahieu, en postdoktor i Pattis laboratorium, som ledde studien.

Sa Patti:"Miljonfrågan är:Hur många metaboliter motsvarar egentligen alla dessa metabolomiska signaler?"

Mahieu och Patti, som tillkännagavs förra veckan som en pristagare av ett åtta år, 5,85 miljoner dollar i inledande bidrag för miljöhälsa från National Institutes of Health, utvecklat nya experimentella och beräkningsmetoder för att förhöra metabolomiska datamängder. De kom fram till en slående slutsats. De fann att det faktiska antalet metaboliter i en typisk metabolomicsanalys kan vara en tiondel så stor som tidigare föreslagits, med mycket data från "brus". Tusentals signaler kommer från föroreningar, artefakter, och något som kallas "degeneration" - säg, när en metabolit visar upp så många olika signaler. Forskargruppen fann att vissa metaboliter visar sig som mer än 150 signaler.

"Det visar sig att mer än 90 procent av de signaler vi ser i E. coli -data i huvudsak är brus, "Sa Mahieu." Detta minskar kraftigt antalet okända metaboliter som vi trodde att vi upptäckte. "

"Jag tror att det här är ett väckarklocka, en verklighetskontroll om du vill, på vad metabolomik föreslår om metabolomens storlek, "Sa Patti." Jag tror att det är bra. Det betyder att vi är mycket närmare att förstå ämnesomsättningen än vi antagligen trodde att vi var. "

När det gäller nästa steg, Pattis labb avser att utvidga sina tekniker till mänskliga prover.

"Det slutliga målet är att göra analoga experiment för människor, "Sade Patti." Vårt arbete här är ett viktigt steg framåt. "

Så vad betyder alla dessa brussignaler för andra forskare som utför metabolomik? Patti -labbet har börjat kurera vad de kallar "referensdatauppsättningar" i en databas som kallas creDBle (creDBle.wustl.edu). De hoppas att det kommer att underlätta experiment för andra forskare som utför metabolomik.

"Sättet som metabolomics utförs för närvarande är fruktansvärt ineffektivt. Vi slösar bort mycket tid på att försöka tolka signaler som ger minimal biologisk insikt, "Mahieu sa." Vi hoppas att dessa referensdatauppsättningar i creDBle hjälper till att förhindra att forskare måste identifiera samma brussignaler om och om igen nu när vi har kommenterat dem. "