Aplicaciones | Oncología
Cáncer y metabolismo
Explore el poder de la metabolómica para descubrir su potencial en el avance de la investigación oncológica.
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Metabolómica en oncología
El metabolismo celular alterado es una característica clave de las células cancerosas. En 1923, Otto Warburg observó que consumen mucha más glucosa que las células normales. Más recientemente, en 2011, Doug Hanahan y Bob Weinberg añadieron la "energética celular", más tarde rebautizada como "reprogramación del metabolismo celular", a su lista original de seis rasgos distintivos del cáncer. El cáncer tiene numerosos efectos sobre el metabolismo, como la recableación del metabolismo intracelular, la recableación del microambiente tumoral y los cambios en el metabolismo de los tejidos normales. El metabolismo en el cáncer se ve afectado además por el tratamiento, la dieta y la actividad física.
La metabolómica es el análisis global de pequeñas moléculas que proporcionan información vital sobre la maquinaria de las células cancerosas y el entorno que puede ser difícil de adquirir. La metabolómica, cuando se realiza y analiza correctamente, ofrece una lectura del fenotipo que es el resultado de las interacciones entre exposiciones, tratamientos y todos los demás factores que pueden alterar la funcionalidad del ADN y el ARN, así como la actividad de las proteínas. La integración de la metabolómica en la investigación oncológica permite conocer no sólo el metabolismo celular y del microentorno, sino también los circuitos de retroalimentación, las influencias epigenéticas, las soluciones de tratamiento y eficacia y el descubrimiento de biomarcadores. En ocasiones, la metabolómica puede ser el método más sensible para identificar variantes patogénicas, ya que cambios diminutos en la estructura de las proteínas o en sus niveles de expresión pueden dar lugar a cambios significativos en su actividad que provoquen alteraciones en los niveles de metabolitos.
Descubra información funcional y práctica con la metabolómica
El cáncer es un complejo conjunto de enfermedades que requiere una mayor comprensión de las complejas interacciones moleculares que influyen en el riesgo, el desarrollo y la progresión de la enfermedad.Metabolon puede ayudar a los investigadores oncológicos a desentrañar complejas asociaciones genotipo-fenotipo y a identificar prometedores biomarcadores diagnósticos y terapéuticos con nuestros paneles de metabolitos globales y específicos.
Evaluación del riesgo de cáncer
La metabolómica puede ayudar a evaluar el riesgo de cáncer al proporcionar información valiosa sobre los intrincados cambios bioquímicos asociados a los tumores malignos. Mediante el análisis de las pequeñas moléculas y los productos enzimáticos presentes en las células y los fluidos corporales, la metabolómica permite a los investigadores detectar alteraciones tempranas en las vías biológicas que pueden ser indicativas del desarrollo del cáncer y la progresión de la enfermedad. La integración de los datos metabolómicos con otra información clínica y genética mejora nuestra capacidad para predecir y estratificar el riesgo de cáncer, lo que en última instancia facilita estrategias más específicas y personalizadas para la prevención del cáncer y la intervención precoz. Con su potencial para revolucionar la evaluación del riesgo de cáncer, la metabolómica es muy prometedora para avanzar en nuestra comprensión de la biología del cáncer y mejorar los resultados de los pacientes.
Zhong H, Liu S, Zhu J, Wu L. Associations between genetically predicted levels of blood metabolites and pancreatic cancer risk. Int J Cancer. 2023; 153(1): 103-110. doi:10.1002/ijc.34466
Yang M, Zhu C, Du L, et al. A Metabolomic Signature of Obesity and Risk of Colorectal Cancer: Two Nested Case-Control Studies. Metabolites. 2023; 13(2):234. https://doi.org/10.3390/metabo13020234
Controlar la respuesta al tratamiento
La metabolómica desempeña un papel fundamental en el seguimiento de la respuesta al tratamiento en oncología, ya que ofrece una comprensión matizada de las intrincadas alteraciones metabólicas que se producen tanto dentro de las células cancerosas como a nivel sistémico durante la terapia. La metabolómica puede identificar biomarcadores, distinguir a los pacientes que responden de los que no y caracterizar los mecanismos de resistencia. Esta información es fundamental para perfeccionar las estrategias de tratamiento, personalizar la atención al paciente y, en última instancia, mejorar los resultados globales de la lucha contra el cáncer.
Zapater-Moros A, Díaz-Beltrán L, Gámez-Pozo A, et al. Metabolomics unravels subtype-specific characteristics related to neoadjuvant therapy response in breast cancer patients. Metabolómica. 2023/06/21 2023;19(7):60. doi:10.1007/s11306-023-02024-8
Jalota A, Hershberger CE, Patel MS, et al. Host metabolome predicts the severity and onset of acute toxicities induced by CAR T-cell therapy. Blood Advances. 2023/09/12/ 2023;7(17):4690-4700. doi:https://doi.org/10.1182/bloodadvances.2022007456
Evaluación pronóstica
La evaluación pronóstica mediante metabolómica en oncología es muy prometedora para mejorar nuestra capacidad de predecir el curso probable de la enfermedad de un paciente, lo que permite tomar decisiones clínicas más informadas y planes de tratamiento personalizados. La metabolómica puede ayudar a predecir la progresión de la enfermedad, los resultados de supervivencia, la respuesta al tratamiento y el riesgo de recurrencia. La metabolómica mejora la evaluación pronóstica en oncología al proporcionar información valiosa sobre las características metabólicas de los tumores, su entorno y sus implicaciones sistémicas. Este conocimiento es fundamental para predecir los resultados de la enfermedad, adaptar los planes de tratamiento y mejorar el tratamiento general de los pacientes con cáncer mediante un enfoque más personalizado y preciso de la atención oncológica.
Scott AJ, Correa LO, Edwards DM, et al. Metabolomic Profiles of Human Glioma Inform Patient Survival. Antioxid Redox Signal. 2023;39(13-15):942-956. doi:10.1089/ars.2022.0085
Aplicaciones de la metabolómica a la investigación oncológica
- EDescubrimiento de biomarcadores
- EInvestigación en medicina personalizada
- EEvaluación del riesgo de enfermedad
- ESeguimiento de la respuesta al tratamiento
- EPredicción de la progresión de la enfermedad
- EDescubrimiento y desarrollo de fármacos
- EComprender la fisiología tumoral
- EDetección precoz de vías alteradas
- ECaracterizar los mecanismos de resistencia a las enfermedades
"La metabolómica ha surgido como una herramienta prometedora para encontrar metabolitos circulantes asociados al riesgo de cáncer de mama".
Stevens, V.L., Carter, B.D., Jacobs, E.J. et al.
A prospective case-cohort analysis of plasma metabolites and breast cancer risk. Breast Cancer Res. 2022;25(5).https://doi.org/10.1186/s13058-023-01602-x Disponible bajo CC BY 4.0.
Metabolómica para la oncología
El busulfán es un fármaco quimioterápico utilizado para tratar ciertos tipos de cáncer, como la leucemia mieloide crónica (LMC) y algunos tipos de linfoma no hodgkiniano. Muchos pacientes también reciben altas dosis de busulfán como parte de un régimen de acondicionamiento antes de un trasplante de médula ósea. El busulfán actúa eliminando las células de crecimiento rápido, pero también afecta a las células normales que se dividen con rapidez, lo que puede provocar efectos secundarios como recuentos sanguíneos bajos, náuseas y diarrea. Las estrategias de dosificación del busulfán guiadas por la farmacocinética (PK) tienen por objeto alcanzar un nivel terapéutico objetivo del fármaco en el torrente sanguíneo del paciente, minimizando al mismo tiempo la toxicidad. Aunque la dosificación de busulfán guiada por PK se considera una forma eficaz de garantizar la eficacia óptima del busulfán, este proceso requiere muchos recursos, trabajo y tiempo. Por lo tanto, se necesitan enfoques alternativos para determinar la dosis de busulfán adecuada para cada paciente. La metabolómica podría mejorar o, idealmente, sustituir a la dosificación de busulfán guiada por PK para lograr el efecto terapéutico deseado y, al mismo tiempo, minimizar el riesgo de toxicidad.
Figura 1. Hipótesis de trabajo para las vías asociadas a la eliminación del busulfán. Nuestra hipótesis de trabajo es que el metabolismo del glutatión (recuadro amarillo) sigue siendo fundamental para la eliminación del busulfán. Confirmamos nuestros hallazgos previos sobre la asociación de la vía de la glicina, serina y treonina (recuadro rojo) y los ácidos biliares (recuadro verde) con la eliminación del busulfán. También se constató el impacto de la disfunción mitocondrial (recuadro azul) y de las especies reactivas del oxígeno.
El Global Discovery Panel ayudó a este grupo de investigación a desarrollar un método más eficaz para estimar el aclaramiento del busulfán. Los datos de Metabolon permitieron identificar marcadores predictivos del aclaramiento del fármaco en biospy líquido.Al correlacionar los metabolitos plasmáticos y los datos clínicos , 13 compuestos metabolómicos endógenos, incluidos el urato, el mannonato, la lisina, la cortisona y el cortisol, pudieron predecir con exactitud el aclaramiento del busulfán intravenoso, especialmente en pacientes con aclaramiento lento. Estos resultados demuestran que la metabolómica puede guiar la dosificación de busulfán para garantizar que cada paciente reciba la dosis adecuada. El estudio demuestra que la metabolómica puede aprovecharse para optimizar la dosificación de fármacos.
McCune JS, Navarro SL, Baker KS, et al. Prediction of Busulfan Clearance by Predose Plasma Metabolomic Profiling. Clin Pharmacol Ther. 2023;113(2):370-379. doi:10.1002/cpt.2794. Disponible bajo CC BY 4.0.
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