Plataforma de Apoyo a la Investigación» Metabolómica y Proteómica

La Plataforma de Metabolómica/Proteómica forma parte de las Plataformas de Apoyo a la Investigación del Instituto BioCruces.

La finalidad de la unidad es proporcionar el equipamiento, la asistencia técnica y la formación especializada necesaria para llevar a cabo la determinación de marcadores definidos en los errores congénitos del metabolismo, así como la búsqueda de nuevos biomarcadores, tanto de diagnóstico como de pronóstico, que permiten un mejor entendimiento de las patologías metabólicas y otros trastornos.

La Metabolómica comprende diversas técnicas de análisis que permiten obtener el conjunto de metabolitos de un organismo (intermedios metabólicos, hormonas, moléculas de bajo peso molecular) en un momento dado. La comparación de los metabolomas entre el grupo control y el grupo testado puede arrojar diferencias en sus perfiles, que pueden asociarse a una determinada condición biológica, pudiendo determinar qué metabolitos se asocian con dicha condición y cuáles pueden actuar como biomarcador de diagnóstico o evolutivo de la misma, en el caso de que se investigue una enfermedad.

La Metabolómica tiene una aplicación crucial en los siguientes campos:

  • Búsqueda de biomarcadores de diagnóstico y evolución en caso de enfermedad.
  • Se utiliza también para observar qué perturbaciones metabólicas se producen por la modificación o deleción de un determinado gen.
  • El estudio del destino final de los nutrientes y ver cómo afecta al metabolismo.
  • Se utiliza en el campo toxicológico y farmacéutico.

La Proteómica consiste, por un lado, en el estudio y la caracterización del conjunto de las proteínas de un organismo y, por otro, en la búsqueda de biomarcadores proteicos asociados a una patología dada. El estudio del proteoma permite obtener una imagen del conjunto de proteínas expresadas en unas condiciones dadas. La comparación del proteoma en diferentes situaciones de estrés (ambiental o enfermedad) determina qué proteínas se expresan en mayor o menor grado en esas condiciones, y cuáles de dichas proteínas podrían actuar como biomarcadores capaces de diagnosticar una enfermedad y prever la evolución de la misma.

Tanto en el caso de la Metabolómica como en el de la Proteómica, es necesaria la adquisición de potentes herramientas informáticas que puedan realizar tanto el análisis estadístico (búsqueda de marcadores), como su posterior identificación mediante bases de datos y espectrotecas.

Servicios ofrecidos

  • Glucosaminoglicanos - Espectrofotometría/OR
  • Complejo HCII-T (MPS I, II y VI) - ELISA/SR, SP
  • Heparán sulfato - ELISA/PL,SR
  • Perfil ácidos grasos (totales y fracciones) - GC-FID/PL, HEM, TEJIDO
  • Perfil de acilcarnitinas - HPLC-MS/MS/SP
  • Carnitina libre/total - Espectrofotometría/PL, OR
  • Perfil de ácidos orgánicos y acilglicinas - GC-MS/OR
  • Ácido metilmalónico - GC-MS/OR
  • Ácido glutárico y 3-OH glutárico - GC-MS/OR
  • Ácido 3-OH propiónico y metilcítrico - GC-MS/OR
  • Perfil de aminoácidos - Cromatografía iónica/PL, OR, LCR
  • Arginina y dimetilargininas (ADMA,SDMA, NMMA) - HPLC-MS/MS/PL, OR
  • Test de sobrecarga de BH4 (Phe y Tyr) - HPLC-UV/PL
  • Creatina/guanidinoacetato - HPLC-MS/MS/PL, OR
  • Creatinina - HPLC-MS/MS / PL, OR
  • Nitisinona (NTBC) HPLC-MS/MS / PL, SP
  • Actividad enzimática MPS I (alfa-iduronidasa) / SP
  • Actividad enzimática MPS II (iduronato-2-sulfatasa) / SP
  • Actividad enzimática MPS VI (arilsulfatasa B) / SP
  • Actividad enzimática Fabry (alfa-galactosidasa A) / SP
  • Actividad enzimática Gaucher (beta-glucosidasa) / SP

Aplicaciones

  • Metodología: Espectrometría de masas en tandem (MS/MS), supervisada mediante ERNDIM.
  • Función: Esta ruta metabólica, esencial para el correcto funcionamiento del cerebro y de los músculos, permitirá relacionarlo con determinadas enfermedades, estudiando las causas que las provocan, cómo efectuar un seguimiento de las mismas y el tratamiento más adecuado, en especial procesos como insuficiencia renal, alteraciones dietéticas, neurológicas.
  • Interés biomédico: De potencial interés para neurólogos, endocrinólogos, nefrólogos y metabólogos.
  • Metodología: Espectrofotometría UV-Vis, supervisada mediante ERNDIM.
  • Función: Detección de algunas enfermedades lisosomales, en concreto de varios tipos de mucopolisacaridosis (Hurler, Hunter, Maroteaux-Lamy, Sanfilipo, Hurler-Schie).
    Las mucopolisacaridosis consisten en un mal funcionamiento en alguno de los enzimas que intervienen en el metabolismo de los glucosaminoglicanos (heteropolisacáridos), que tiene lugar en el lisosoma. La degradación impedida de los glucosaminoglicanos da lugar a una elevada excreción de los mismos en orina, lo cual se utiliza para el diagnóstico.
  • Interés biomédico: Estas enfermedades lisosomales se caracterizan por presentar fenotipos de muy diversa índole que se pueden asemejar a los que presentan otras enfermedades. En consecuencia, se hace necesaria una detección precoz de la enfermedad a través de metodologías sencillas.
    Dentro de este campo, nuestro grupo ha desarrollado recientemente un kit (GAG-test®) para la detección rápida de mucopolisacaridosis en la consulta.
  • Metodología: Cromatografía de gases-detección de ionización de llama.
  • Función: Valoración del perfil de ácidos grasos, ya que puede estar alterado como consecuencia de estados carenciales o enfermedad. También los ácidos grasos están relacionados con la inflamación, por lo tanto, con la implicación patógena en la enfermedad.
  • Interés biomédico: Tiene interés en nutrición, desarrollo madurativo, procesos inflamatorios y enfermedades neurodegenerativas.
    Se ha comprobado la importancia del aporte de ácidos grasos omega-3 y, más concretamente, del ácido docosahexaenoico (DHA), para la prevención de patologías cardiovasculares y para el correcto desarrollo cognitivo del infante. En el caso de los adultos, el aporte de este metabolito está relacionado con la prevención del Alzheimer.
    Por otro lado, la Unidad de Metabolismo está llevando a cabo, en colaboración con los Servicios de Alergia, Neumología y Gastroenterología Infantiles, diversos estudios que buscan la relación entre el perfil de ácidos grasos y las alergias alimentarias, la Fibrosis Quística y la Exofagitis.
  • Metodología: Espectrofotometría UV-Vis, supervisada mediante ERNDIM.
  • Función: La carnitina es la molécula a la que se unen los ácidos grasos para su transporte al interior de las mitocondrias, donde tiene lugar la beta-oxidación de los mismos a fin de obtener energía. Los defectos enzimáticos en la beta-oxidación, o en los enzimas de transporte de los ácidos grasos unidos a carnitina a través de las membranas, generan concentraciones de carnitina alteradas.
  • Interés biomédico: Los Servicios que podrían estar interesados en esta técnica son Endocrinología, Metabolismo, Cardiología y Aparato Locomotor, dado que la alteración en las funciones que desarrolla este metabolito puede provocar fallos especialmente en las funciones de membrana de las células hepáticas, cardíacas y del músculo esquelético.
  • Metodología: Espectrometría de masas en tandem (MS/MS), supervisada mediante ERNDIM.
  • Función: La carnitina se une a varias moléculas del metabolismo intermediario de los aminoácidos y de la beta-oxidación de los ácidos grasos, dando lugar a un perfil característico, que se ve alterado cuando se produce la acumulación de un determinado metabolito, como consecuencia del mal funcionamiento de un enzima. En ese momento, el metabolito en exceso reacciona con la carnitina y, por lo tanto, la acilcarnitina resultante se encontrará en concentraciones elevadas en sangre.
    La determinación del perfil de acilcarnitinas constituye una importante herramienta para el cribado neonatal, permitiendo efectuar un diagnóstico precoz de diversos errores innatos del metabolismo (errores en la beta-oxidación de los ácidos grasos, acidemias orgánicas).
  • Interés biomédico: Es la herramienta más importante para el cribado neonatal. Asimismo, es la técnica diagnóstica de los diferentes errores del metabolismo de la beta-oxidación. El perfil de acilcarnitinas también se encuentra alterado en casos de carencias nutricionales, y recientemente se ha descrito su alteración en la diabetes.
  • Metodología: Cuantificación mediante espectrometría de masas en tandem (MS/MS).
  • Función: La dimetilarginina asimétrica (ADMA) se produce en todas las células del organismo y compite con la Arg por las isoformas de la óxido nítrico sintasa (NOS). Su acumulación da lugar a estrés oxidativo y disfunción endotelial en numerosas patologías.
  • Interés biomédico: Endocrinología, Cardiología, Nefrología, etc.
  • Metodología: Cromatografía de líquidos acoplada a espectrofotometría UV-Vis, aunque se tiene previsto acoplar dicha técnica al espectrómetro de masas en tandem.
  • Función: El ciclo de la metilación consta de una serie de reacciones bioquímicas mediante las cuales se genera la homocisteína (Hcys) como marcador cardiovascular y sus precursores S-adenosilmetionina (SAM) y S-adenosilhomocisteína (SAH). A través de este ciclo se generan los grupos metilo activos que son necesarios para metilar ADN, ARN, neurotransmisores, proteínas, hormonas y otros metabolitos, con el objetivo de asegurar su normal funcionamiento.
  • Interés biomédico: Oncología, Neurología, Cardiología, Nefrología, Psiquiatría, Neuropediatría, etc.
  • Metolodogía: Cromatografía iónica con derivatización postcolumna y detección fotométrica.
  • Función: Un perfil de aminoácidos alterado puede deberse a varios trastornos del metabolismo intermedio de los aminoácidos. También puede haber alteraciones en enfermedades renales, en estados de malnutrición y en ciertas enfermedades. El seguimiento de la concentración plasmática de aminoácidos es vital para muchas enfermedades metabólicas.
  • Interés biomédico: El perfil de aminoácidos informa sobre el estado nutricional del individuo, pero es la técnica diagnóstica para muchos errores innatos del metabolismo. Asimismo, se ha visto un perfil de aminoácidos alterado en otras enfermedades, como el cáncer y el síndrome de Down.
  • Metodología: Fluorimetría. En estos momentos se detecta la actividad enzimática de los enzimas responsables de enfermedad de Hunter, Maroteaux-Lamy, Gaucher y Fabry.
  • Función: La ausencia de uno o varios de los enzimas que intervienen en el metabolismo lisosomal de los glicosaminoglicanos (GAGs), dan lugar a las mucopolisacaridosis (MPS), caracterizadas por la acumulación de los mismos en diversos órganos y tejidos corporales y por una excreción patológica de dichos metabolitos en orina.
  • Interés biomédico: Diagnóstico de enfermedades lisosomales. Algunas enfermedades son difíciles de diagnosticar y cursan con otro tipo de síntomas, siendo a veces enviados a consultas de reumatismo u oftalmológicas.
  • Metodología: Cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (MS/MS).
  • Función: La tirosinemia tipo I es un error innato del metabolismo debido al déficit de fumaril-acetoacetato hidrolasa, último enzima en la vía de degradación del aminoácido tirosina. Como consecuencia de este defecto, se acumula tirosina en el plasma, y se produce la activación de una vía metabólica secundaria que conduce a la producción de succinilacetona y succinilacetoacetona, que causan toxicidad hepática y renal.
    El tratamiento de primera línea de la tirosinemia consiste en una restricción proteica intentando minimizar el contenido de fenilalanina y tirosina aportado por la dieta. El tratamiento más eficaz consiste en la inhibición del enzima 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa, responsable de la formación de los metabolitos tóxicos succinilacetona y succinilacetoacetona, mediante el fármaco nitisinona (NTBC).
  • Interés biomédico: De potencial interés para metabólogos, endocrinólogos, nefrólogos y hepatólogos con pacientes afectos de Tirosinemia tipo I o Alcaptonuria. La monitorización del fármaco es importante a fin de ajustar la dosis óptima a cada paciente, ya que puede resultar elevada debido a un problema de metabolización de la droga, o puede tener una concentración disminuida y resultar insuficiente para evitar la formación de los metabolitos tóxicos.
 
 
Dr. Koldo Aldámiz-Echevarría
Investigador asesor
(0034) 94 600 6327
Fernando Andrade Lodeiro
Técnico
(0034) 94 600 6327
Formulario de Petición de Presupuesto / Servicio - Metabolómica
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Infraestructura

En la actualidad, el servicio posee la siguiente infraestructura:

Se utiliza actualmente para la determinación de ácidos grasos en plasma y en hematíes, así como en diferentes fracciones lipídicas (fosfolípidos, triglicéridos y ésteres de colesterol). En general, el equipo está preparado para el análisis de compuestos orgánicos volátiles.

Detecta con gran sensibilidad y selectividad moléculas pequeñas de un peso molecular inferior a 2000 Da. Las moléculas no tienen por qué ser volátiles. En la actualidad, se utiliza para la determinación del perfil de acilcarnitinas y aminoácidos en sangre seca, la determinación de diversos marcadores cardiovasculares, como dimetilarginina asimétrica (ADMA) y moléculas relacionadas, la valoración de la ruta creatina-guanidinoacetato-creatinina, la cuantificación del fármaco NTBC en pacientes con tirosinemia y la valoración del potencial de metilación mediante el análisis de S-adenosilmetionina y S-adenosilhomocisteina en plasma.

De utilidad para toda clase de moléculas pequeñas que sean volátiles o que se conviertan en volátiles mediante derivatización. En la actualidad, se utiliza para el estudio del perfil de ácidos orgánicos urinarios, la detección de ácido metilmalónico y succinilacetona.

Equipo orientado únicamente al análisis de aminoácidos en plasma, orina y líquido cefalorraquídeo.

El equipo se emplea para el análisis de compuestos que contengan grupos cromóforos y cuya absorbancia se sitúe dentro del rango UV-Vis. Es utilizado para la determinación de glucosaminoglicanos en pacientes con mucopolisacaridosis y para la determinación enzimática de carnitina libre y esterificada en plasma.

Se utiliza para la cuantificación de la actividad de algunas enzimas cuyo defecto causa diversos tipos de enfermedades lisosomales. La utilización del equipamiento del servicio está abierta a todos los investigadores del Hospital Universitario Cruces, así como de otros centros de investigación, tanto públicos como privados.