Pesquisa em metabolômica
A metabolômica é o estudo abrangente de metabólitos, ou pequenas moléculas de substratos, intermediários e produtos do metabolismo, dentro de células, fluidos biológicos, tecidos ou organismos. Essas impressões digitais químicas únicas são deixadas pelos processos celulares. A pesquisa em metabolômica fornece uma sinopse bioquímica de um sistema biológico e do impacto fisiológico de doenças, nutrição, terapias ou modificações genéticas em um organismo. Aplicações comuns do estudo da metabolômica humana, microbiana ou vegetal incluem:
- pesquisa farmacêutica para ajudar a caracterizar e identificar novos biomarcadores de doenças e avaliar a toxicidade de medicamentos personalizados;
- integração da genômica funcional, ou o estudo da interação do genoma, transcriptoma, proteoma e metaboloma. para prever a função gênica;
- prospecção de microrganismos e otimização de cepas;
- metabolômica vegetal para biotecnologia agrícola;
- pesquisa ambiental para testar os efeitos de poluentes em ecossistemas aquáticos ou terrestres e otimizar a produção de biocombustíveis;
- pesquisa nutricional para avaliar os níveis de nutrição e realizar testes de segurança alimentar.
A interação de metabólitos dentro de um sistema biológico é denominada metaboloma. O metaboloma é o conjunto completo de metabólitos em um organismo ou amostra biológica. Metabólitos são compostos de baixo peso molecular, geralmente inferior a 1,5 KDa, que são os intermediários ou produtos de vias biossintéticas/catabólicas. Alguns exemplos incluem aminoácidos, nucleotídeos, carboidratos e lipídios, que muitas vezes são estudados separadamente na pesquisa em lipidômica. Os metabólitos primários são endógenos e estão diretamente envolvidos no crescimento, desenvolvimento e reprodução normais. Os metabólitos secundários são exógenos e não estão envolvidos nestes processos, mas têm funções ecológicas importantes.
As vias metabolômicas são investigadas utilizando metabólitos, enzimas, ferramentas de separação, além de análise e marcação de metabólitos. Duas das técnicas mais comuns de determinação do perfil metabolômico são análises metabolômicas direcionada e não direcionada. A análise metabolômica direcionada é a quantificação de metabólitos conhecidos específicos em uma amostra, em geral, em uma via definida ou grupo relacionado de compostos. A análise metabolômica não direcionada fornece o perfil metabólico global de uma amostra em relação a metabólitos conhecidos e desconhecidos, com o objetivo de identificar novos metabólitos. A análise da impressão digital metabólica é uma rápida análise global de metabólitos em uma amostra sem o objetivo de identificar especificamente cada metabólito.
Um fluxo de trabalho de metabolômica envolve uma abordagem integrada de preparo da amostra, padronização e calibração, métodos de separação, detecção de metabólitos e análise de dados. Os tipos de amostra incluem plasma, urina, saliva, tecido e células. Métodos de preparo e separação de amostras são necessários para simplificar misturas complexas, pois é difícil analisar simultaneamente diversos metabólitos com várias propriedades físico-químicas. Os métodos de separação comuns utilizados são cromatografia gasosa (GC), cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) ou eletroforese capilar (CE). Esses métodos de separação são comumente associados a espectrometria de massa como método de detecção, especificamente GC-MS ou LC-MS. Espectrometria de massa (MS), ressonância magnética nuclear (RMN), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e espectroscopia Raman são técnicas analíticas comumente usadas na detecção de metabólitos. A análise de dados metabolômicos requer ferramentas e softwares sofisticados para identificação e quantificação rigorosas de compostos e interpretação precisa dos dados.
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