metabolómica
La metabolómica es el estudio científico de los procesos químicos que involucran metabolitos , los sustratos de moléculas pequeñas, los productos intermedios y los productos del metabolismo celular. Específicamente, la metabolómica es el "estudio sistemático de las huellas dactilares químicas únicas que dejan procesos celulares específicos", el estudio de sus perfiles de metabolitos de moléculas pequeñas. [1] El metaboloma representa el conjunto completo de metabolitos en una célula, tejido, órgano u organismo biológico, que son los productos finales de los procesos celulares. [2] El ARN mensajero (ARNm), los datos de expresión génica y los análisis proteómicos revelan el conjunto de productos génicossiendo producidos en la célula, datos que representan un aspecto de la función celular. Por el contrario, el perfil metabólico puede brindar una instantánea de la fisiología de esa célula, [3] y, por lo tanto, la metabolómica proporciona una "lectura funcional directa del estado fisiológico" de un organismo. [4] Uno de los desafíos de la biología de sistemas y la genómica funcional es integrar información genómica , transcriptómica , proteómica y metabolómica para proporcionar una mejor comprensión de la biología celular.
El concepto de que los individuos podrían tener un "perfil metabólico" que podría reflejarse en la composición de sus fluidos biológicos fue introducido por Roger Williams a fines de la década de 1940, [5] quien usó cromatografía en papel para sugerir que los patrones metabólicos característicos en la orina y la saliva estaban asociados con enfermedades como la esquizofrenia . Sin embargo, fue solo a través de los avances tecnológicos en las décadas de 1960 y 1970 que se hizo factible medir cuantitativamente (en lugar de cualitativamente) los perfiles metabólicos. [6] El término "perfil metabólico" fue introducido por Horning, et al. en 1971 después de que demostraron que la cromatografía de gases-espectrometría de masas(GC-MS) podría usarse para medir los compuestos presentes en la orina humana y los extractos de tejido. [7] [8] El grupo Horning, junto con el de Linus Pauling y Arthur B. Robinson , lideraron el desarrollo de métodos GC-MS para monitorear los metabolitos presentes en la orina durante la década de 1970. [9]
Al mismo tiempo, la espectroscopia de RMN , que se descubrió en la década de 1940, también experimentaba rápidos avances. En 1974, Seeley et al. demostró la utilidad de usar RMN para detectar metabolitos en muestras biológicas no modificadas. [10] Este primer estudio sobre el músculo destacó el valor de la RMN en el sentido de que se determinó que el 90 % del ATP celular forma complejos con magnesio. Dado que la sensibilidad ha mejorado con la evolución de intensidades de campo magnético más altas y giros de ángulo mágico , la RMN continúa siendo una herramienta analítica líder para investigar el metabolismo. [7] [11] Los esfuerzos recientes para utilizar RMN para la metabolómica han sido impulsados en gran medida por el laboratorio de Jeremy K. Nicholson enBirkbeck College, Universidad de Londres y posteriormente en Imperial College London . En 1984, Nicholson demostró que la espectroscopia de RMN de 1H podría utilizarse potencialmente para diagnosticar la diabetes mellitus, y más tarde fue pionera en la aplicación de métodos de reconocimiento de patrones a los datos espectroscópicos de RMN. [12] [13]
En 1995 , Gary Siuzdak realizó experimentos de cromatografía líquida, espectrometría de masas y metabolómica [14] mientras trabajaba con Richard Lerner (entonces presidente del Instituto de Investigación Scripps) y Benjamin Cravatt, para analizar el líquido cefalorraquídeo de animales privados de sueño. Se observó una molécula de particular interés, la oleamida , y más tarde se demostró que tiene propiedades inductoras del sueño. Este trabajo es uno de los primeros experimentos de este tipo que combinan cromatografía líquida y espectrometría de masas en metabolómica.
