Capítulo 7-Aplicaciones comerciales de la metabolómica

Desarrollo de fármacos (preclínicos y clínicos)

Aunque el desarrollo de fármacos se basa en la investigación académica y clínica, no es únicamente una empresa de investigación. El objetivo final, por supuesto, es obtener la aprobación reglamentaria (por ejemplo, FDA, EMA) y fabricar el fármaco a gran escala para servir a la comunidad médica y, por supuesto, obtener beneficios. La metabolómica puede ayudar en varias fases del descubrimiento y desarrollo de fármacos^:1 identificación de metabolitos/biomarcadores, identificación de compuestos bioactivos, estudio del metabolismo del compuesto, caracterización de la eficacia y toxicidad del compuesto. Todo ello es fundamental para establecer la seguridad y eficacia de un fármaco y, en última instancia, obtener la aprobación de la FDA.

La metabolómica también puede contribuir al diseño de ensayos clínicos eficaces y/o a la resolución de problemas en ensayos que fracasan por razones desconocidas. Por ejemplo, MetabolonGlobal Discovery Panel de Metabolon se utilizó para ayudar a desarrollar una estrategia de dosificación más eficaz y rediseñar un ensayo clínico con el fin de que una terapia basada en microbiomas que había fracasado en la fase II de los ensayos clínicos pasara a la fase III con éxito^.2 El impacto es considerable porque, cuando los fármacos llegan a las últimas fases de los ensayos clínicos, ya se han gastado cientos de millones de dólares en su desarrollo. Garantizar el éxito de los ensayos clínicos puede mejorar la tasa de ^éxito3 que experimenta actualmente la industria farmacéutica y, en última instancia, reducir los costes para todos, incluidos los pacientes que tomarán el medicamento.

Ciencias de la nutrición

Seguridad y fabricación de alimentos y bebidas

La mayoría de nosotros no pensamos ni un segundo en la procedencia de nuestros alimentos ni en los procesos por los que han pasado hasta llegar a nosotros. No nos preguntamos si el trozo de pan que vamos a comer tiene valor nutritivo ni nos preocupamos por si es seguro comerlo o está contaminado con sustancias que podrían enfermarnos. Simplemente comemos. La metabolómica desempeña un papel crucial a la hora de proporcionarnos la tranquilidad necesaria para simplemente disfrutar de nuestra comida sin tener que pensar en ello.

La producción industrial de alimentos y bebidas es un proceso polifacético. No sólo hay que mantener el sabor y los perfiles nutricionales, sino también cumplir las normas de calidad y sanidad para evitar que la población enferme. La metabolómica es una valiosa herramienta utilizada por la industria alimentaria y de^bebidas4 para garantizar el sabor, la calidad y la seguridad:

• Sabor: El sabor de los alimentos suele estar relacionado con metabolitos primarios y secundarios no volátiles. El perfil de estos metabolitos puede proporcionar información valiosa sobre el sabor de los alimentos. Por ejemplo, el análisis del impacto del ^marinado5 en estos metabolitos de la carne puede revelar importantes repercusiones en el sabor (y, por tanto, en los hábitos de compra de los consumidores). Además, garantizar un sabor realista es uno de los principales objetivos de la ^industria de la carne/proteínas alternativas6 (incluidos los productos de origen vegetal); de este modo, se pueden hacer grandes avances en la liberación a escala mundial de fuentes de proteínas producidas de forma humanitaria y respetuosa con el medio ambiente.
• La calidad: La metabolómica permite elaborar rápida y fácilmente perfiles de marcadores de calidad^nutricional4, como carotenoides, flavonoides, volátiles y otros metabolitos. El seguimiento de estos marcadores a lo largo del tiempo también puede servir de base a estrategias para preservar la frescura y maximizar la vida útil, así como para identificar problemas en la cadena de suministro que afecten negativamente a la calidad de los alimentos. El aspecto también puede ser un indicador de calidad para los consumidores; por ejemplo, el color de la carne ^fresca7 (cambios que pueden caracterizarse con la metabolómica) es un factor importante que influye en la percepción que tienen los consumidores de la calidad de la carne.
• Seguridad alimentaria: La metabolómica se utiliza a menudo para identificar la presencia de toxinas microbianas y otros contaminantes en los alimentos. Los contaminantes no se limitan únicamente a patógenos bacterianos y fúngicos; los investigadores también han utilizado la metabolómica para perfilar los niveles de medicamentos veterinarios en la leche cruda^,8 lo que demuestra el papel de las herramientas metabolómicas en la seguridad alimentaria, concretamente en el procesado de productos lácteos.

Todas las categorías descritas anteriormente pueden verse afectadas por el procesado de alimentos y bebidas, que puede incluir el calentamiento, la mezcla y el secado, por lo que un perfil metabólico continuo de los alimentos a lo largo de todo el proceso de ^producción9 puede garantizar los más altos niveles de sabor, calidad y seguridad.

La metabolómica también puede desempeñar un papel crucial a la hora de garantizar que las empresas productoras de alimentos y bebidas cumplan las normas reglamentarias^,10 a menudo en torno al etiquetado. Se sabe que las empresas productoras incluyen información falsa sobre el origen, la producción, el procesamiento y el perfil nutricional en sus etiquetas, cambiando componentes por ingredientes de calidad inferior para ahorrar dinero en la producción de alimentos de alta calidad. Estas actividades fraudulentas pueden detectarse fácilmente mediante metabolómica^.11 Del mismo modo, puede comprobarse si los alimentos con etiquetas "ecológicas" cumplen las directrices exigidas para comercializar un alimento o producto alimentario como ecológico (lo que a menudo conlleva precios más elevados en el supermercado).

Control de calidad de vitaminas y suplementos

Al igual que ocurre con los alimentos y las bebidas, los efectos de las vitaminas y los suplementos -incluida su posible toxicidad- deben caracterizarse y controlarse cuidadosamente. Aunque el interés por las vitaminas y los suplementos ha aumentado sustancialmente en los últimos 20 años, siguen siendo una sustancia relativamente poco ^estudiada12 como sustancia destinada al consumo humano, en gran parte debido a las diferencias de clasificación, regulación e incluso definición en todo el mundo. La metabolómica (así como otras técnicas ómicas) ha desempeñado un papel importante en la caracterización del impacto metabólico y fisiológico y la toxicidad de los suplementos más comunes, las vitaminas D, E y A, y extractos de plantas como el resveratrol, el té verde, el ginseng y la curcumina.

Los suplementos derivados de plantas son el segmento de la industria de los suplementos que crece con más ^rapidez12 y se enfrenta a los mayores problemas de control de calidad y normalización. Para resolver este problema, los investigadores han propuesto ^marcos13 para el desarrollo de suplementos derivados de plantas o botánicos que reflejan los de los productos farmacéuticos típicos, tanto para garantizar que la ciencia que los rodea es sólida y reproducible como para garantizar que se producen y se ponen a disposición del público suplementos seguros y eficaces. Del mismo modo que la metabolómica contribuye al desarrollo de medicamentos de calidad, también puede contribuir al desarrollo de suplementos de calidad.

Al igual que en el sector de la alimentación y las bebidas, la metabolómica también puede responsabilizar a los fabricantes de vitaminas y suplementos, detectando ingredientes de calidad inferior, contaminantes o sustancias de relleno, y rastreando con precisión el origen de las distintas sustancias para garantizar que los productos que llegan al consumidor se ajustan a la etiqueta y son de alta calidad y pureza.

Los estudios metabolómicos de vitaminas y suplementos también pueden proporcionar información crítica para informar sobre la dosificación, la administración conjunta con otras vitaminas, suplementos y fármacos, y las respuestas individualizadas a la ^{suplementación14} que podrían informar sobre los enfoques personalizados de la suplementación. La vitamina D es la ^vitamina más estudiada12 en todos estos aspectos, pero estos estudios sientan las bases para otros que investiguen cualquier vitamina o suplemento.

Cuidado personal y cosmética

Los cosméticos y otros productos de aplicación tópica pueden ser medicinales (p. ej., productos para el cuidado de la piel para tratar el acné), cosméticos (p. ej., maquillaje para cubrir el acné) o simplemente para mantener una buena higiene (p. ej., pasta de dientes). Sin embargo, independientemente de su finalidad, estos productos interactúan con la piel, el pelo, la boca y los ojos e influyen en ellos, incluidas las comunidades microbianas que viven en esas zonas del cuerpo, lo que repercute en nuestra salud y bienestar. Aunque los estudios son escasos en comparación con las industrias alimentaria y de suplementos, los investigadores están empezando a desentrañar cómo influyen los ingredientes cosméticos en el metaboloma humano^,15 para bien o para mal.

Los métodos metabolómicos desempeñan un papel cada vez más importante en el desarrollo responsable de productos cosméticos y de cuidado personal seguros y eficaces. Una importante empresa multimillonaria de cosméticos ha aprovechado los servicios de Metabolon para comprender el ritmo circadiano natural de la piel, caracterizar las deficiencias de este ritmo a medida que la piel envejece y desarrollar productos para el cuidado de la piel dirigidos a esas deficiencias con el fin de mejorar la salud de la piel. Otros están utilizando la metabolómica para investigar ingredientes alternativos (como los ^{cannabinoides16}) como posibles sustitutos de productos existentes que contienen sustancias que pueden hacer más daño que bien, incluso a nuestros sistemas endocrinos y al medio ambiente.

La evaluación de la seguridad también es un componente importante de la producción de cosméticos. Dado que los ensayos con animales están prohibidos o mal vistos (en función de las normas reguladoras de cada país), los nuevos métodos que aprovechan la metabolómica y los ensayos in ^vitro17 pueden analizar de forma exhaustiva el impacto de una sustancia en la distribución, el metabolismo y los efectos intracelulares.

¿Cuál es el futuro de las aplicaciones comerciales de la metabolómica?

En este capítulo, hemos explorado las múltiples formas en que la metabolómica apoya y mejora el desarrollo de fármacos, la producción de alimentos y bebidas, y el desarrollo de cosméticos y productos de cuidado personal. También hemos presentado el papel que puede desempeñar la metabolómica para garantizar el cumplimiento de las normas reglamentarias, en particular en el caso de los alimentos y los suplementos. En el próximo capítulo de esta guía, trataremos la metabolómica y las normas reguladoras de forma más amplia y detallada.

Referencias

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