Capítulo 3 - Elaboración de su estudio metabolómico

Enfoque del estudio

Lo primero que debe hacer antes de diseñar su estudio es definir el objetivo del mismo. ¿Está interesado en el impacto de un tratamiento a lo largo del tiempo? ¿Desea simplemente identificar las diferencias de metabolitos entre sujetos sanos y enfermos? ¿O quiere identificar biomarcadores?

Una vez definido el objetivo de su estudio, el siguiente paso es determinar si va a realizar un análisis no dirigido (global) o dirigido, o una combinación de ambos. Los enfoques de metabolómica global son semicuantitativos y tienen en cuenta todos los datos de metabolitos de salida, mientras que los estudios dirigidos utilizan paneles de metabolitos conocidos para cuantificar las cantidades de esos metabolitos específicos en la(s) muestra(s) de interés (cuantificación absoluta).

Para quienes estén interesados en identificar nuevos biomarcadores o en comprender la presencia de un amplio conjunto de metabolitos, la metabolómica global es la mejor opción. Sin embargo, si usted sabe exactamente lo que está buscando y quiere saber qué cantidad de un metabolito específico o grupos de metabolitos están presentes en su muestra, necesitará un enfoque específico. En Metabolon, proporcionamos paneles específicos para aminoácidos, ácidos biliares, carbonos centrales, lípidos complejos, ácidos grasos, ácidos grasos de cadena corta y más. Y, por supuesto, podemos ayudarle a desarrollar paneles específicos para sus objetivos de investigación.

A menudo, los investigadores optan por un enfoque doble, comenzando con un enfoque global y, a continuación, utilizando la metabolómica dirigida para comprender mejor los analitos clave identificados mediante el análisis global. Independientemente del enfoque o la combinación de enfoques que elija, es importante definir este parámetro del estudio desde el principio, ya que esto informará sobre los tipos de muestras y las cantidades necesarias para que la recogida de datos sea lo más sencilla posible.

Objetivos del estudio

Definir los objetivos del estudio también es fundamental para garantizar un diseño eficaz. La mayoría de los estudios detectan, identifican, cuantifican y, por último, correlacionan metabolitos con variables específicas para responder a la pregunta de investigación. Lo ideal sería que los experimentos tuvieran un espectro de puntos temporales, dosis y/o gravedad fenotípica/enfermedad, lo que les permitiría detectar cambios metabólicos destacados de "causa y efecto".

Recomendamos que los investigadores recojan muestras en puntos temporales, dosis y/o exposiciones que induzcan efectos experimentales leves, moderados y graves. Además, asegúrese de recopilar un conjunto completo de metadatos, que incluya no sólo información biológica (como el estado de la enfermedad, la edad, el sexo, etc.), sino también información técnica, como quién realizó la recogida de muestras, en qué congelador se almacenaron las muestras y cualquier otra cosa que pudiera ser una fuente de variación. No hay nada peor que observar patrones de metabolitos y no poder correlacionarlos con una variable específica.

Tamaño del estudio

Una vez definidos su objetivo y sus metas, tendrá que determinar qué tipos de muestras va a recoger y las cantidades de muestra adecuadas. En el próximo capítulo de esta guía, profundizaremos en los distintos tipos de muestras que se pueden recoger para los estudios de metabolitos. Pero tanto si decide recoger células en cultivo, heces, plasma, suero, orina, biopsias tumorales u otros tipos de fluidos/tejidos biológicos (o una combinación de ellos), tendrá que asegurarse de recoger un volumen suficiente de cada muestra para garantizar que puede capturar patrones de metabolitos biológicamente relevantes. Recomendamos lo siguiente:

• Células aisladas: 100 µL
• Líquidos biológicos (plasma, orina, etc.): 150 a 200 µL
• Tejidos: 50 a 100 mg

Nuestros directores de estudios están dispuestos a trabajar con usted para ayudarle a determinar el número adecuado de muestras que debe recoger en función del diseño de su estudio y para garantizar que recoge un volumen de muestras suficiente para el análisis metabolómico.

Poder de estudio

Para descubrir resultados estadísticamente significativos, su estudio debe tener la potencia adecuada, lo que significa que ha recogido suficientes muestras para superar la variación biológica y técnica. Los científicos Metabolon han combinado décadas de experiencia con miles de estudios de metabolitos en cientos de tipos de muestras, y hemos desarrollado un conjunto básico de directrices, descritas en nuestra Herramienta de diseño de estudios, para garantizar que su estudio tenga la potencia adecuada.

Sin embargo, varios aspectos del diseño del estudio pueden afectar a la potencia. Es posible que necesite más muestras que la cantidad recomendada para su tipo de muestra si recoge muestras de varios lugares, utiliza una población mixta o espera efectos sutiles del tratamiento. Por otro lado, es posible que necesite menos muestras para obtener la misma potencia si está recogiendo muestras en múltiples puntos temporales, recogiendo múltiples muestras del mismo individuo, o si espera que el efecto del tratamiento sea muy fuerte. Los directores de estudios de Metabolon trabajan con cada cliente de forma individual no sólo para diseñar adecuadamente su estudio, sino también para garantizar que el estudio tenga la potencia adecuada.

Controles del estudio

Como en cualquier estudio científico, los controles son un componente crítico de su estudio metabolómico. La incorporación de un control adecuado para cada variable probada en sus experimentos garantizará que pueda responder correctamente a su pregunta científica. También es una buena práctica no incluir nunca una variable para la que no se pueda incluir también un control adecuado. Entre los ejemplos de controles se incluyen los controles de vehículo (es decir, solución salina, placebo) para estudios de fármacos, muestras de individuos sanos para estudios de enfermedades y animales de tipo salvaje para estudios basados en animales transgénicos. También deben utilizarse controles técnicos en el paso de procesamiento de la muestra. Metabolon incluye controles apropiados para cada estudio con el fin de garantizar que los instrumentos funcionan correctamente y para identificar (y eliminar) las fuentes universales de variación.

Los controles físicos ayudan a los investigadores a determinar si los patrones de sus datos son específicos de sus variables de interés o no (si también están presentes en las muestras de control, carecen de sentido en el contexto de la pregunta científica que se plantean). Pero los controles son sólo una forma de tratar la variación del estudio. La normalización de las muestras también es fundamental para obtener información biológica, pero debe realizarse con sumo cuidado para preservar la variación biológica y reducir al mismo tiempo la variación no biológica. Metabolon ha desarrollado enfoques líderes en la industria para la normalización de muestras, garantizando que cualquier estudio que realice con nosotros extraiga los máximos conocimientos.

Establecer expectativas de resultados

Tener una buena idea de antemano sobre qué tipo de datos puede esperar recibir y cuánto tiempo tardará en recibirlos le ayudará a planificar experimentos de seguimiento y a recoger muestras para esos estudios en el momento adecuado, así como a presupuestar cualquier software/herramienta de análisis necesaria.

Como ya comentamos brevemente en el capítulo 2 de esta guía, la salida de los espectrómetros de masas suele ser una matriz (es decir, una gran tabla llena de filas y columnas) que aún no está formateada para el análisis de datos con herramientas de terceros. Y aunque algunos instrumentos vienen con un software de análisis básico, los resultados son básicos y superficiales, inadecuados para generar análisis complejos y obtener conocimientos profundos.

Los clientes de Metabolon tienen la opción de recibir sólo datos o diferentes niveles de análisis e interpretación, dependiendo de sus capacidades de análisis existentes y de si han seleccionado metabolómica global o un ensayo dirigido. Cada cliente de Metabolon , independientemente del ensayo o ensayos que seleccione, recibe una Tabla de Datos de Cliente formateada que está lista para su importación y análisis con herramientas de terceros como R y Python.

Si desea ayuda con el análisis y la interpretación de datos, es importante establecer expectativas adecuadas sobre lo que recibirá y cuánto tiempo le llevará. Metabolon no sólo tiene la capacidad de procesar cientos de muestras a la vez, asegurando que usted no esté esperando meses por su tabla de datos, sino que también ha desarrollado varias herramientas de informes de análisis e interpretación, tales como el PortalMyMetabolon y la herramienta de visualización de datos Lipid Surveyor que están disponibles con ensayos específicos. Discutiremos estas herramientas con más detalle en el siguiente capítulo de esta guía.

Además, a menudo seguimos trabajando con los clientes después de la interpretación y entrega inicial de datos para analizar más a fondo sus conjuntos de datos y diseñar y ejecutar estudios de seguimiento. Estos esfuerzos de colaboración pueden durar meses o incluso años y han dado lugar a la publicación de más de 3.000 presentaciones y publicaciones científicas. Si este es el tipo de colaboración que le gustaría tener con Metabolon, asegúrese de comunicárselo a su director de estudio de inmediato para que juntos puedan establecer las expectativas y consideraciones adecuadas, especialmente para los estudios que contribuyen a proyectos de mayor envergadura y/o a largo plazo.

Trazar y ejecutar su estudio

Una vez que haya tenido en cuenta todas las consideraciones expuestas anteriormente, estará listo para maquetar el diseño de su estudio y prepararse para ejecutarlo. Nuestra herramienta de diseño de estudios es una buena manera de empezar, pero nuestros directores de estudios también le proporcionarán una maqueta del diseño del estudio una vez que hayan consultado con usted sobre su proyecto. Puede revisar la maqueta junto con su director de estudio, identificar cualquier aspecto que le preocupe y abordarlo antes de recoger las muestras.

¿Y ahora qué?

Una vez que haya simulado el diseño de su estudio y tenga confianza en él, estará listo para iniciar sus experimentos y recoger muestras. En los próximos capítulos de esta guía, vamos a discutir los diferentes tipos de muestras que puede recoger y consideraciones específicas para asegurarse de obtener datos de alta calidad de ellos, cómo recoger adecuadamente, almacenar, transportar y preparar sus muestras, y los pormenores de análisis de estudios, interpretación y conocimientos con Metabolon.