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Enfermedades infecciosas y metabolómica
Explore el poder de la metabolómica en la investigación de enfermedades infecciosas para diagnósticos de precisión e intervenciones personalizadas.
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Metabolómica en las enfermedades infecciosas
Las enfermedades infecciosas plantean un reto formidable en el campo de la investigación médica debido a su naturaleza compleja y dinámica. Los enfoques tradicionales suelen centrarse en la comprensión de los aspectos genéticos o proteómicos de los patógenos, pero estos métodos pueden quedarse cortos a la hora de captar las intrincadas interacciones entre el huésped y el patógeno durante la infección. Además, la heterogeneidad de las respuestas del huésped y las diversas estrategias empleadas por los patógenos dificultan el desentrañamiento exhaustivo de los entresijos moleculares subyacentes a las enfermedades infecciosas. Esta limitación dificulta la identificación de biomarcadores para la detección precoz, el pronóstico y el tratamiento, impidiendo así el desarrollo de estrategias terapéuticas eficaces.
La metabolómica es una herramienta transformadora en la investigación de las enfermedades infecciosas, ya que ofrece una perspectiva holística que subsana las deficiencias de los métodos convencionales. Al estudiar el conjunto completo de metabolitos dentro de un sistema biológico, la metabolómica proporciona una instantánea completa de los procesos bioquímicos que tienen lugar durante la infección. Este enfoque permite a los investigadores controlar los cambios en el perfil metabólico del huésped y la huella metabólica de los patógenos invasores. La metabolómica no sólo facilita la identificación de biomarcadores únicos asociados a las enfermedades infecciosas, sino que también arroja luz sobre los mecanismos subyacentes que impulsan la progresión de la enfermedad. La capacidad de captar la interacción dinámica entre el metabolismo del huésped y del patógeno mejora nuestra comprensión de la dinámica de la infección, allanando el camino para el desarrollo de intervenciones terapéuticas específicas y personalizadas. En esencia, la metabolómica resulta decisiva para avanzar en nuestro conocimiento de las enfermedades infecciosas, ofreciendo una poderosa herramienta para descifrar el intrincado paisaje molecular y, en última instancia, mejorar los resultados de los pacientes.
Descubra información funcional y práctica con la metabolómica
Se necesita más investigación para comprender los diversos factores que influyen en el riesgo, la etiología y la patogénesis de las enfermedades infecciosas. Metabolon puede ayudar a los investigadores a captar y describir las complejas interacciones entre el huésped y el patógeno durante la infección mediante el análisis metabolómico. La metabolómica global puede utilizarse para identificar perturbaciones metabólicas durante la infección, mientras que los paneles específicos pueden utilizarse para identificar y verificar biomarcadores diagnósticos, predictivos y terapéuticos.
Una visión completa de las interacciones huésped-patógeno
La metabolómica ofrece una instantánea completa de las intrincadas interacciones entre los organismos huéspedes y los patógenos durante la infección. Al analizar el conjunto completo de metabolitos en muestras biológicas, los investigadores pueden identificar cambios sutiles en las rutas metabólicas, lo que ofrece una comprensión más profunda de cómo los patógenos manipulan el metabolismo del huésped y cómo éste responde a la infección. Esta perspectiva holística mejora nuestra capacidad para descubrir acontecimientos moleculares y vías de señalización clave, lo que en última instancia hace progresar el campo de la investigación de las enfermedades infecciosas.Un ejemplo paradigmático es la infección recurrente por Clostridium difficile.Los cambios en los metabolitos del microbioma del huésped predecían el riesgo de infección recurrente.Esta información se utilizó para desarrollar un fármaco del microbioma destinado a reducir el riesgo recurrente.
McGovern BH, Ford CB, Henn MR, et al. SER-109, an Investigational Microbiome Drug to Reduce Recurrence After Clostridioides difficile Infection: Lecciones aprendidas de un ensayo de fase 2. Clin Infect Dis. 2021;72(12):2132-2140. doi:10.1093/cid/ciaa387
Feuerstadt P, Louie TJ, Lashner B, et al. SER-109, una terapia de microbioma oral para la infección recurrente por Clostridioides difficile. N Engl J Med. 2022;386(3):220-229. doi:10.1056/NEJMoa2106516
Descubrimiento de biomarcadores
La metabolómica desempeña un papel crucial en la identificación de biomarcadores asociados a las enfermedades infecciosas. Estos biomarcadores pueden utilizarse para la detección precoz, el diagnóstico preciso, la determinación de la gravedad de la enfermedad y el seguimiento de su progresión. En un estudio publicado en Cell Systems, se utilizó un enfoque multiómico que incluía RNA-seq, inmunofenotipado y metabolómica para identificar firmas genéticas y metabólicas asociadas con la gravedad de la enfermedad COVID-19, identificando el ciclo TCA como una vía metabólica clave para nuevas terapias de COVID-19. Los investigadores también construyeron redes personalizadas a partir de estas firmas. Los investigadores también construyeron redes personalizadas a partir de estos datos, demostrando cómo la integración de la metabolómica con otros datos ómicos puede allanar el camino para la investigación en medicina personalizada.
Ambikan AT, Yang H, Krishnan S et al. Multi-omics personalized network analyses highlight progressive disruption of central metabolism associated with COVID-19 severity. Cell Syst. 2022;13(8):665-681. doi: 10.1016/j.cels.2022.06.006
Estrategias de tratamiento personalizadas
La metabolómica permite desarrollar estrategias de tratamiento personalizadas en la gestión de las enfermedades infecciosas. El conocimiento detallado de las interacciones huésped-patógeno y de los cambios metabólicos asociados permite identificar dianas específicas para la intervención terapéutica. Este enfoque personalizado tiene en cuenta la variación individual en la respuesta del huésped a la infección, lo que conduce a regímenes de tratamiento más eficaces y adaptados. La metabolómica, por tanto, contribuye al avance de la medicina de precisión en la investigación de las enfermedades infecciosas, ofreciendo la posibilidad de mejorar los resultados terapéuticos y reducir los efectos adversos mediante la optimización de los tratamientos basados en el perfil metabólico único de cada individuo.Por ejemplo, los niños Fulani son menos susceptibles a la infección por malaria que los niños Gouin.En un estudio publicado en Nature Metabolism, la metabolómica detectó tendencias opuestas en estos grupos en metabolitos asociados a la parasitemia y la respuesta inmunitaria, en concreto, esteroides antiinflamatorios.Comprender las diferencias en los mecanismos de la enfermedad entre personas y grupos puede orientar las decisiones de prevención y tratamiento.
Abdrabou W, Dieng MM, Diawara A, et al. Metabolome modulation of the host adaptive immunity in human malaria. Nat Metab. 2021;3(7):1001-1016. doi: 10.1038/s42255-021-00404-9
Aplicaciones de la metabolómica a la investigación de enfermedades infecciosas
- EDescubrimiento de biomarcadores
- EInvestigación en medicina personalizada
- EEvaluación del riesgo de enfermedad
- ESeguimiento de la respuesta al tratamiento
- EComprender la progresión de la enfermedad
- EDescubrimiento y desarrollo de fármacos
- EDetección precoz de enfermedades
- EComprender los mecanismos moleculares de las enfermedades
- EAsociaciones gen-metabolito
"En conjunto, estos datos ponen de relieve la importancia de evaluar la farmacocinética del microbioma (es decir, el injerto de especies SER-109) y la farmacodinámica (es decir, los cambios en los metabolitos asociados a los microbios y los cambios generales del microbioma) en paralelo con la evaluación de la eficacia clínica."
McGovern BH, Ford CB, Henn MR, et al.
SER-109, an Investigational Microbiome Drug to Reduce Recurrence After Clostridioides difficile Infection: Lecciones aprendidas de un ensayo de fase 2. Clin Infect Dis. 2021;72(12):2132-2140. doi:10.1093/cid/ciaa387
La metabolómica al servicio de las enfermedades infecciosas
La infección por Clostridiodes difficile (CDI) provoca más de 223.900 casos hospitalarios y 12.800 muertes al año en Estados Unidos. Los síntomas incluyen diarrea, colitis, deshidratación y sepsis. Los antibióticos tratan los síntomas de la CDI eliminando las bacterias C. difficile germinativas, pero no eliminan las esporas, lo que permite un rápido rebrote y desequilibrio del microbioma, contribuyendo a la CDI recurrente (rCDI). Seres Therapeutics desarrolló una terapia del microbioma para tratar la IDCr y completó un ensayo clínico de 8 semanas. Los resultados de este estudio indicaron que los sujetos que recibieron la terapia tenían especies más diversas de microbios intestinales, una respuesta que perduró durante las 8 semanas del estudio. Esta respuesta en beneficiosa los microbios producen metabolitos como los ácidos biliares que inhiben la germinación y el crecimiento de las esporasde C. difficile.
El Panel de Ácidos Biliares de Metabolon, validado por las Buenas Prácticas Clínicas (BPC), ayudó a demostrar el mecanismo de acción terapéutico al confirmar el aumento de ácidos biliares secundarios, asociado con la inhibición de la germinación de esporas deC. difficile. El grupo de investigación también aprovechó el Panel de Descubrimiento Global patentado de Metabolonpara obtener una imagen clara de la actividad biológica de la comunidad microbiana e identificar posibles biomarcadores basados en metabolitos que podrían informar sobre la farmacocinética y farmacodinámica del fármaco.
La aprobación de la FDA de la terapia basada en el microbioma de Seres Therapeutics significa la contribución esencial de la metabolómica en el desarrollo de un tratamiento eficaz y fácil de administrar para rCDI y allana el camino para una nueva categoría de terapias que utilizan intervenciones del microbioma. Metabolon es un colaborador de metabolómica establecido y fiable, que ha ejecutado más de 10.000 proyectos en los últimos 20 años. Nuestra plataforma Global Discovery, patentada y exhaustiva, sitúa aMetabolon en una posición única para abordar las complejas y diversas cuestiones de investigación a las que se enfrenta la comunidad investigadora de enfermedades infecciosas, mientras que nuestras ofertas de Targeted Panel permiten un enfoque más centrado para avanzar en el camino hacia el desarrollo de fármacos.
McGovern BH, Ford CB, Henn MR, et al. SER-109, an Investigational Microbiome Drug to Reduce Recurrence After Clostridioides difficile Infection: Lecciones aprendidas de un ensayo de fase 2. Clin Infect Dis. 2021;72(12):2132-2140. doi:10.1093/cid/ciaa387
Feuerstadt P, Louie TJ, Lashner B, et al. SER-109, una terapia de microbioma oral para la infección recurrente por Clostridioides difficile. N Engl J Med. 2022;386(3):220-229. doi:10.1056/NEJMoa2106516
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