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Investigación en metabolómica

Ilustración de una célula rodeada por estructuras de metabolitos representados como una galaxia.

La metabolómica es el estudio integral de los metabolitos, o sustratos de pequeño tamaño, intermediarios y productos del metabolismo, dentro de las células, los líquidos biológicos, los tejidos o los organismos. Los procesos celulares dejan atrás estas huellas químicas únicas. La investigación en metabolómica proporciona una sinopsis bioquímica de un sistema biológico y el impacto fisiológico de la enfermedad, la nutrición, el tratamiento o las modificaciones genéticas en un organismo.

Aplicaciones de la metabolómica

La metabolómica, con la amplia gama de sus aplicaciones, influye de manera significativa en la investigación farmacéutica al identificar biomarcadores de enfermedades y evaluar la toxicidad personalizada de los medicamentos. En la integración de la genómica funcional, desempeña un papel fundamental para predecir la función génica mediante el estudio de las interacciones entre el genoma, el transcriptoma, el proteoma y el metaboloma. La minería microbiana se beneficia de los conocimientos metabolómicos para mejorar la optimización de cepas, mientras que la metabolómica vegetal permite el avance de la biotecnología agrícola a través del estudio de los metabolitos de las plantas. En la investigación medioambiental se emplea la metabolómica para probar los efectos de los contaminantes y optimizar la producción de biocombustibles, mientras que en la investigación nutricional se utiliza la metabolómica para evaluar los niveles nutricionales y garantizar la salubridad alimentaria. 


Flujo de trabajo multiómico

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 inferiores a 1,5 kDa, que son los intermediarios o los productos de las vías biosintéticas o del catabolismo. Algunos ejemplos son los aminoácidos, los nucleótidos, los carbohidratos 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 no participan en esos procesos, pero tienen importantes funciones ecológicas.

Las vías metabolómicas se investigan utilizando metabolitos, enzimas, herramientas de separación, y análisis y marcaje de metabolitos. Dos técnicas comunes de perfilado metabólico son los análisis metabolómicos dirigidos y no dirigidos. En el análisis dirigido se cuantifican metabolitos conocidos específicos, mientras que en el no dirigido se proporciona el perfil metabólico global de metabolitos conocidos y desconocidos. La obtención de las huellas metabólicas es un análisis rápido y global sin la intención de identificar específicamente cada metabolito.

Un procedimiento de trabajo metabolómico implica un enfoque integrado de preparación, normalización, calibración y métodos de separación de las muestras, detección de los metabolitos y análisis de datos. Los tipos de muestra comunes son: plasma, orina, saliva, tejidos y células. Métodos de separación como la cromatografía de gases (GC), la cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC) o la electroforesis capilar (CE) se combinan con métodos de detección como la espectrometría de masas (MS). Las técnicas analíticas comúnmente utilizadas en la detección de metabolitos son la MS, la resonancia magnética nuclear (RMN), la espectroscopía infrarroja de transformación de Fourier (FT-IR) y la espectroscopía de Raman. Se necesitan herramientas y software sofisticados para el análisis de los datos metabolómicos que permitan asegurar la identificación y cuantificación rigurosas de los compuestos, y una interpretación precisa de los datos.


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