Intro + Presentación a la Metabolómica
La Metabolómica es una de las ciencias –ómicas más modernas, la cual a través de técnicas analíticas
diversas permite obtener el perfil metabólico de una muestra biológica compleja, gracias a la generación de
multitud de datos a partir de dichas técnicas y análisis estadísticos multivariantes de estos mismos datos. El
objetivo mismo de la metabolómica es la identificación de nuevas enfermedades, factores de riesgos y
biomarcadores de las mismas, definiéndose biomarcador como aquel indicio que atestigua la presencia de una
determinada enfermedad en una persona (por ejemplo, la falta de hierro pronostican la anemia).
Entre las técnicas analíticas empleadas en metabolómica hay muchísimas (cabe recordar la asignatura de
Técnicas Instrumentales del año pasado), destacando sobre todo el espectrómetro de masas. Pero en
metabolómica es común previamente emplean una técnica separativa previa al espectrómetro, comúnmente la
cromatografía, que si recordamos puede ser puede ser de dos tipos: HPLC o gases-masas. Dicha cromatografía
permite identificar a qué pertenecen las señales recogidas en la muestra. También hay técnicas de detección,
como la fluorescencia, el UV… Y también es algo común encontrar el uso del RMN (Resonancia Magnética
Nuclear) en proyectos metabolómicos, por detrás del masas.
La Metabolómica ha supuesto un gran cambio desde la perspectiva tradicional: lo que hace unos años solo se
podía estudiar el efecto único de un solo componente, ahora con la metabolómica se puede estudiar el efecto en
una mezcla o matriz compleja de metabolitos de muestras muy diversas (por ejemplo, fluidos biológicos, caldos
bacterianos, tejidos u órganos corporales, cultivos celulares…), siendo esta matriz la muestra inicial de estudio.
Y es que además, este estudio o análisis de la matriz se logra de forma muy rápida y totalmente
automatizada, a través de técnicas estadísticas multivariantes diversas, las cuales tratan de identificar los
cambios metabólicos entre distintos fenotipos de estudio (recordemos el año pasado en Genómica, que
comparamos individuos sanos y enfermos de una misma enfermedad). Algunas de estas técnicas estadísticas son
el PCA, herramientas de clustering, el de componentes principales… Lo iremos dando a lo largo del bloque
(recordar siguientes dibujos).
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, Concretamente esta asignatura, su objetivo será la de poder identificar de qué metabolitos se compone
nuestra muestra desde 0. Para ello, las pautas que seguiremos serán las siguientes:
1). Conocer qué es un metabolito.
2). Explicar los diferentes grupos de metabolitos y las mejores técnicas de detección de cada tipo.
3). Incidir en la elucidación estructural de cada grupo de metabolitos (recordar año pasado).
4). Prestar atención, una vez descritos los metabolitos, en los estudios estadísticos de los datos analíticos
obtenidos.
5). Establecer la relación entre los metabolitos y los resultados obtenidos del perfil metabólico tras el
análisis de resultados = parte clave y muy importante que debemos saber.
Por ejemplo, viendo la imagen de la derecha, ¿podemos saber de qué metabolito se trata? ¿Azúcar,
aminoácidos, lípido, terpeno…? Se trata de un alcaloide, como la cafeína, y eso es lo que aprenderemos
a identificar.
Y es que no hay nada nuevo en metabolómica, de hecho el HPLC o el espectrómetro de masas existen toda la
vida, simplemente es un cambio de mentalidad y de chip en combinación con las tecnologías, ensayos
estadísticos y perspectivas actuales. Lo único así novedoso consiste en la recogida de muestra y la leída de
resultados, y decimos recogida de muestra porque hay que prestar especial interés en ello pues no vale
cualquiera: solo la del tejido en concreto de la enfermedad, las personas exactas, etc. Más o menos el workflow a
seguir en plan general es el siguiente:
Y es que ni siquiera al mejor bioquímico se le ocurre un producto o ruta metabólica nueva espontáneamente.
Únicamente lo que hacemos es copiar lo que la naturaleza ha creado, explotar la riqueza química que incluye, y
creándose así productos novedosos inspirados en estas rutas, como por ejemplo los perfumes (de la lavanda),
los medicamentos (de la aspirina), las drogas (del opio), los colorantes (del índigo), etcétera, etcétera. Lo único
que hay que hacer y por eso destaca el bioquímico es estar atento a lo que ocurre a nuestro alrededor.
Y en cuanto a aplicaciones, podemos destacar una gran cantidad, muchas muchas. La GRAN aplicación, como
hemos dicho, es la búsqueda de biomarcadores a través de someter las muestras a diferentes tipos de estrés, y
así poder detectar una enfermedad o un riesgo químico o una toxicidad a través de la sangre de los pacientes.
Pero otras aplicaciones también pueden ser:
→ Caracterización de la huella o perfil metabólico (metabolic finger printing).
→ Control de calidad.
→ Identificación de alteraciones metabólicas.
→ Identificación de productos naturales para desarrollar nuevos fármacos, pesticidas, insecticidas…
Además de valorar su dosis óptima, toxicidades, mecanismos de acción…
→ Etcétera.
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, Con todo ya sabido, en el siguiente tema, que será el número 0, trataremos de hacer más repaso de
estructuras que de debemos conocer, y ya por orden iremos viendo las herramientas estadísticas multivariantes,
después análisis de resultados… Uno detrás de otro.
Y por último, a continuación aparece la bibliografía recomendada, el gran libro recomendado de
Metabolómica es el del cuarto punto, de manera que el primer punto es como un manual sencillo que
seguiremos en las clases, el segundo trata sobre las técnicas analíticas que en principio ya sabemos por
asignaturas anteriores, el tercero va de productos medicinales creados por estas vías, el quinto de productos
orgánicos, el sexto para la parte estadística y el último punto va sobre las tablas para la elucidación estructural,
que también utilizamos con Bañuls el año pasado. A por todas ahora!
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, Metabolómica
Básica
Mª Pilar López Gresa
Instituto de Biología Molecular y
Celular de Plantas (UPV/CSIC)
La Metabolómica es una de las ciencias –ómicas más modernas, la cual a través de técnicas analíticas
diversas permite obtener el perfil metabólico de una muestra biológica compleja, gracias a la generación de
multitud de datos a partir de dichas técnicas y análisis estadísticos multivariantes de estos mismos datos. El
objetivo mismo de la metabolómica es la identificación de nuevas enfermedades, factores de riesgos y
biomarcadores de las mismas, definiéndose biomarcador como aquel indicio que atestigua la presencia de una
determinada enfermedad en una persona (por ejemplo, la falta de hierro pronostican la anemia).
Entre las técnicas analíticas empleadas en metabolómica hay muchísimas (cabe recordar la asignatura de
Técnicas Instrumentales del año pasado), destacando sobre todo el espectrómetro de masas. Pero en
metabolómica es común previamente emplean una técnica separativa previa al espectrómetro, comúnmente la
cromatografía, que si recordamos puede ser puede ser de dos tipos: HPLC o gases-masas. Dicha cromatografía
permite identificar a qué pertenecen las señales recogidas en la muestra. También hay técnicas de detección,
como la fluorescencia, el UV… Y también es algo común encontrar el uso del RMN (Resonancia Magnética
Nuclear) en proyectos metabolómicos, por detrás del masas.
La Metabolómica ha supuesto un gran cambio desde la perspectiva tradicional: lo que hace unos años solo se
podía estudiar el efecto único de un solo componente, ahora con la metabolómica se puede estudiar el efecto en
una mezcla o matriz compleja de metabolitos de muestras muy diversas (por ejemplo, fluidos biológicos, caldos
bacterianos, tejidos u órganos corporales, cultivos celulares…), siendo esta matriz la muestra inicial de estudio.
Y es que además, este estudio o análisis de la matriz se logra de forma muy rápida y totalmente
automatizada, a través de técnicas estadísticas multivariantes diversas, las cuales tratan de identificar los
cambios metabólicos entre distintos fenotipos de estudio (recordemos el año pasado en Genómica, que
comparamos individuos sanos y enfermos de una misma enfermedad). Algunas de estas técnicas estadísticas son
el PCA, herramientas de clustering, el de componentes principales… Lo iremos dando a lo largo del bloque
(recordar siguientes dibujos).
1
, Concretamente esta asignatura, su objetivo será la de poder identificar de qué metabolitos se compone
nuestra muestra desde 0. Para ello, las pautas que seguiremos serán las siguientes:
1). Conocer qué es un metabolito.
2). Explicar los diferentes grupos de metabolitos y las mejores técnicas de detección de cada tipo.
3). Incidir en la elucidación estructural de cada grupo de metabolitos (recordar año pasado).
4). Prestar atención, una vez descritos los metabolitos, en los estudios estadísticos de los datos analíticos
obtenidos.
5). Establecer la relación entre los metabolitos y los resultados obtenidos del perfil metabólico tras el
análisis de resultados = parte clave y muy importante que debemos saber.
Por ejemplo, viendo la imagen de la derecha, ¿podemos saber de qué metabolito se trata? ¿Azúcar,
aminoácidos, lípido, terpeno…? Se trata de un alcaloide, como la cafeína, y eso es lo que aprenderemos
a identificar.
Y es que no hay nada nuevo en metabolómica, de hecho el HPLC o el espectrómetro de masas existen toda la
vida, simplemente es un cambio de mentalidad y de chip en combinación con las tecnologías, ensayos
estadísticos y perspectivas actuales. Lo único así novedoso consiste en la recogida de muestra y la leída de
resultados, y decimos recogida de muestra porque hay que prestar especial interés en ello pues no vale
cualquiera: solo la del tejido en concreto de la enfermedad, las personas exactas, etc. Más o menos el workflow a
seguir en plan general es el siguiente:
Y es que ni siquiera al mejor bioquímico se le ocurre un producto o ruta metabólica nueva espontáneamente.
Únicamente lo que hacemos es copiar lo que la naturaleza ha creado, explotar la riqueza química que incluye, y
creándose así productos novedosos inspirados en estas rutas, como por ejemplo los perfumes (de la lavanda),
los medicamentos (de la aspirina), las drogas (del opio), los colorantes (del índigo), etcétera, etcétera. Lo único
que hay que hacer y por eso destaca el bioquímico es estar atento a lo que ocurre a nuestro alrededor.
Y en cuanto a aplicaciones, podemos destacar una gran cantidad, muchas muchas. La GRAN aplicación, como
hemos dicho, es la búsqueda de biomarcadores a través de someter las muestras a diferentes tipos de estrés, y
así poder detectar una enfermedad o un riesgo químico o una toxicidad a través de la sangre de los pacientes.
Pero otras aplicaciones también pueden ser:
→ Caracterización de la huella o perfil metabólico (metabolic finger printing).
→ Control de calidad.
→ Identificación de alteraciones metabólicas.
→ Identificación de productos naturales para desarrollar nuevos fármacos, pesticidas, insecticidas…
Además de valorar su dosis óptima, toxicidades, mecanismos de acción…
→ Etcétera.
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, Con todo ya sabido, en el siguiente tema, que será el número 0, trataremos de hacer más repaso de
estructuras que de debemos conocer, y ya por orden iremos viendo las herramientas estadísticas multivariantes,
después análisis de resultados… Uno detrás de otro.
Y por último, a continuación aparece la bibliografía recomendada, el gran libro recomendado de
Metabolómica es el del cuarto punto, de manera que el primer punto es como un manual sencillo que
seguiremos en las clases, el segundo trata sobre las técnicas analíticas que en principio ya sabemos por
asignaturas anteriores, el tercero va de productos medicinales creados por estas vías, el quinto de productos
orgánicos, el sexto para la parte estadística y el último punto va sobre las tablas para la elucidación estructural,
que también utilizamos con Bañuls el año pasado. A por todas ahora!
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, Metabolómica
Básica
Mª Pilar López Gresa
Instituto de Biología Molecular y
Celular de Plantas (UPV/CSIC)
