Investigación en metabolómica

Aplicaciones de la metabolómica

La metabolómica, con sus amplias aplicaciones, influye significativamente en la investigación farmacéutica al identificar biomarcadores de enfermedades y evaluar la toxicidad de la medicina personalizada. En la integración de la genómica funcional, desempeña un papel fundamental en la predicción de la función génica mediante el estudio de las interacciones entre el genoma, el transcriptoma, el proteoma y el metaboloma. La prospección microbiana se beneficia de los conocimientos metabolómicos para mejorar la optimización de cepas, mientras que la metabolómica vegetal impulsa la biotecnología agrícola mediante el estudio de los metabolitos vegetales. La investigación medioambiental emplea la metabolómica para evaluar los efectos de los contaminantes y optimizar la producción de biocombustibles, mientras que la investigación nutricional utiliza la metabolómica para evaluar los niveles nutricionales y garantizar la seguridad alimentaria. 

Comprensión de los metabolitos y el metaboloma

La interacción de los metabolitos dentro de un sistema biológico se denomina metaboloma. El metaboloma es el conjunto completo de metabolitos de un organismo o una muestra biológica. Los metabolitos son compuestos de bajo peso molecular, generalmente inferior a 1,5 kDa, que constituyen los intermedios o productos de las vías de biosíntesis o catabolismo. Entre ellos se incluyen los aminoácidos, los nucleótidos, los hidratos de carbono y los lípidos, que a menudo se estudian por separado en la investigación en lipidómica. Los metabolitos primarios son endógenos y participan directamente en el crecimiento, el desarrollo y la reproducción normales. Los metabolitos secundarios son exógenos y, aunque no intervienen en estos procesos, desempeñan importantes funciones ecológicas.

Vías metabolómicas y técnicas analíticas

Las vías metabolómicas se investigan utilizando metabolitos, enzimas, herramientas de separación, así como análisis y marcaje de metabolitos. Dos técnicas habituales de perfilado metabólico son los análisis metabolómicos dirigidos y no dirigidos. El análisis dirigido cuantifica metabolitos específicos conocidos, mientras que el análisis no dirigido proporciona el perfil metabólico global tanto de los metabolitos conocidos como de los desconocidos. La huella metabólica es un análisis rápido y global sin la intención de identificar específicamente cada metabolito.

Flujo de trabajo metabolómico y métodos analíticos

El flujo de trabajo de la metabolómica implica un enfoque integrado que abarca la preparación de muestras, la estandarización, la calibración, los métodos de separación, la detección de metabolitos y el análisis de datos. Entre los tipos de muestras más comunes se encuentran el plasma, la orina, la saliva, los tejidos y las células. Los métodos de separación, como la cromatografía de gases (GC), la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) o la electroforesis capilar (CE), se combinan con métodos de detección como la espectrometría de masas (MS). Las técnicas analíticas que se utilizan habitualmente en la detección de metabolitos incluyen la MS, la resonancia magnética nuclear (RMN), la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y la espectroscopia Raman. Para el análisis de datos metabolómicos se requieren herramientas y programas informáticos sofisticados, que garanticen una identificación y cuantificación rigurosas de los compuestos, así como una interpretación precisa de los datos.