Capítulo 4-La importancia de los conocimientos metabolómicos

Aplicaciones académicas de la metabolómica

La investigación académica, que también puede denominarse "ciencia de banco" o "investigación en ciencias básicas", sienta las bases de los conocimientos necesarios para comprender mejor los sistemas biológicos y avanzar fuera del laboratorio. Las primeras fases del descubrimiento de fármacos, la identificación de biomarcadores, las interacciones entre microbios y huéspedes en la salud y la enfermedad (para humanos, plantas y animales), etc., suelen comenzar en el laboratorio académico.

Uno de los campos de investigación más candentes en la actualidad es el microbioma humano y su papel en la salud y la enfermedad humanas. Aunque desde hace años se reconoce la posibilidad de aprovechar el microbioma humano para optimizar la salud humana, su potencial terapéutico se ha visto limitado por las lagunas de conocimiento sobre el modo preciso en que el microbioma humano interactúa con su huésped. Al añadir componentes metabolómicos a sus estudios (tradicionalmente basados en el ADN), los investigadores están empezando a comprender cómo influye el microbioma en nuestro sistema inmunitario^,1 sistema digestivo^,2 metabolismo^,3 piel y función cerebral. Estos estudios están sentando las bases de estudios preclínicos y, con el tiempo, clínicos que harán que analizar y tratar el microbioma en la clínica sea tan común como medir la presión arterial.

La modificación de las ^histonas4 también es un campo de investigación académica en auge, ya que desempeña un papel integral en la vida, desde procesos biológicos básicos como la reparación del ADN hasta fisiologías complejas como la etiología de las enfermedades. Varios estudios metabolómicos han puesto de manifiesto relaciones cruciales entre los metabolitos y las modificaciones de las histonas, y cómo las fluctuaciones en estas relaciones pueden influir en enfermedades como el cáncer^.5 Este tipo de investigación básica, que proporciona una comprensión mecanicista, a menudo impulsa el trabajo de descubrimiento de fármacos, para finalmente dar lugar a terapias eficaces utilizadas en la práctica clínica.

Aplicaciones clínicas de la metabolómica

Las firmas metabólicas se han utilizado clínicamente en cierta medida durante más de 30 años (y en algunos casos, incluso más). Por ejemplo: la prueba del talón realizada a los bebés tras su nacimiento detecta ciertos errores innatos del metabolismo; las pruebas de colesterol miden metabolitos lipídicos; y el efecto ^Warburg6 es un sello metabólico bien documentado del cáncer. Pero todas estas son pruebas o firmas aplicadas a una población global, no hay nada individualizado en ellas. Se realizan y leen exactamente igual para todo el mundo.

La metabolómica, por definición, es la medición de alto rendimiento de cientos a miles de metabolitos a la vez a partir de múltiples muestras a la vez. Esto la convierte en la herramienta perfecta para avanzar en la medicina de precisión, que tiene en cuenta las variables específicas del paciente que influyen en la salud y la enfermedad. La metabolómica ofrece una visión profunda de los metabolitos presentes en cualquier muestra en un momento dado, por lo que puede utilizarse para caracterizar las anomalías metabólicas asociadas a la enfermedad, descubrir y validar nuevas dianas terapéuticas y biomarcadores, y dictar enfoques terapéuticos personalizados para los pacientes en función de sus propios perfiles metabólicos únicos.

La metabolómica también puede ayudar a orientar las estrategias de dosificación de los ensayos clínicos y a resolver los problemas de las intervenciones fallidas. En un estudio de caso, los investigadores consiguieron convertir un ensayo de fase II fallido en un ensayo de fase III con éxito utilizando la metabolómica para rediseñar los parámetros del ensayo. En otro, la metabolómica se integró en el diseño de un ensayo clínico para que los investigadores pudieran obtener información sobre un tratamiento de precisión para la hipertensión arterial pulmonar. Estos son sólo dos ejemplos entre muchos otros.

Aplicaciones comerciales de la metabolómica

La metabolómica tiene varias aplicaciones comerciales: farmacéutica, cosmética, nutricional y agrícola. Los productos farmacéuticos constituyen una importante oportunidad para la metabolómica, que puede proporcionar información temprana sobre la toxicidad7 y la farmacocinética de los fármacos para aumentar las posibilidades de que un medicamento pase los ensayos clínicos y obtenga la aprobación reglamentaria de la FDA y la EMA. Los cosméticos también pueden beneficiarse de los estudios metabolómicos, que se están utilizando para impulsar la investigación sobre el cuidado personalizado de la piel y, al igual que los estudios de toxicidad de los fármacos, pueden caracterizar la toxicidad y la ^actividadde los productos cosméticos8 , un factor especialmente importante para las empresas que no experimentan con animales.

La metabolómica también puede utilizarse para ayudar a los criadores de alimentos a optimizar rasgos como el ^sabor9 y seleccionar las variedades con más probabilidades de éxito comercial, así como para evitar pérdidas a gran escala mediante la detección de la adulteración y la contaminación de los alimentos^.10 Otros grupos de investigación y empresas están aprovechando la metabolómica microbiana para mejorar los fertilizantes, mientras que un número aún mayor está utilizando la metabolómica para comprender mejor la nutrición y abordar la desnutrición a escala mundial. También se está utilizando para impulsar la innovación en nutrición animal, lo que puede repercutir no sólo en la salud de nuestras queridas mascotas, sino también en la de los animales destinados a la alimentación (y, por tanto, en nuestra propia salud).

¿Y ahora qué?

Este capítulo sólo ha ofrecido una instantánea de las posibilidades de la metabolómica. Desde la investigación científica básica hasta la clínica y la granja, los estudios metabolómicos están impulsando la próxima ola de innovación en la atención sanitaria, la nutrición y el bienestar de personas y animales. En los capítulos siguientes, profundizaremos en las aplicaciones académicas, clínicas y comerciales de la metabolómica, analizando no sólo los descubrimientos realizados por la metabolómica, sino también cómo se diseñan e implementan los estudios metabolómicos en cada una de estas áreas.