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).

For those interested in identifying novel biomarkers or seeking to understand the presence of a broad set of metabolites, global metabolomics is the best choice. If, however, you know exactly what you’re looking for and want to know how much of a specific metabolite or groups of metabolites are present in your sample, you’ll need a targeted approach. At Metabolon, we provide targeted panels for amino acids, bile acids, central carbons, complex lipids, fatty acids, short-chain fatty acids, and more. And, of course, we can help you develop custom target panels specific to your research goals.

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

Defining your study aims is also critical to ensure you design your study effectively. Most studies detect, identify, quantify, and, finally, correlate metabolites to specific variables to answer the research question. Experiments should ideally have a spectrum of time points, doses, and/or phenotypic/disease severity, enabling them to detect salient “cause and effect” metabolic changes.

We recommend that researchers collect samples at time points, doses, and/or exposures that induce mild, moderate, and severe experimental effects. Additionally, be sure to collect a complete set of metadata—including not only biological information (such as disease state, age, sex, etc.) but also technical information, such as who performed sample collection, which freezer samples were stored in, and anything else that could be a source of variation. There is nothing worse than observing metabolite patterns but being unable to correlate those patterns with a specific variable.

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:

Sample type	Amount
Isolated cells:	100µL
Biological fluids (plasma, urine, etc.):	150 to 200µL
Tissues:	50 to 100mg

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.

Various aspects of your study design can impact power, however. More samples than the recommended amount for your sample type may be needed if you collect samples from multiple sites, use a mixed population, or expect subtle treatment effects. On the other hand, you may need fewer samples to obtain the same power if you’re collecting across multiple time points, collecting multiple samples from the same individual, or expect your treatment effect to be very strong. Metabolon’s study directors work with each customer individually to not only appropriately design their study but to ensure that the study is adequately powered.

Controles del estudio

As with any scientific study, controls are a critical component of your metabolomics study. Incorporating an appropriate control for each variable tested in your experiments will ensure that you can answer your scientific question correctly. It’s also good practice to never include a variable for which you cannot also include a proper control. Examples of controls include vehicle (i.e., saline, placebo) controls for drug studies, samples from healthy individuals for disease studies, and wild-type animals for transgenic animal-based studies. Technical controls should also be utilized at the sample processing step. Metabolon includes appropriate controls for every study to ensure instruments are performing properly and to identify (and remove) universal sources of variation.

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.

Metabolon customers have the option to receive only data or different levels of analysis and interpretation, depending on their existing analysis capabilities and capacity and whether they’ve selected global metabolomics or a targeted assay. Every single Metabolon customer, regardless of the assay(s) they select, receives a formatted Client Data Table that is ready for import and analysis with third-party tools such as R and Python.

If you desire help with data analysis and interpretation, it’s important to set appropriate expectations for what you’ll receive and how long it will take. Metabolon not only has the capacity to process hundreds of samples at a time, ensuring you aren’t waiting months for your data table, but also has developed various analysis and interpretation reporting tools, such as the MyMetabolon Portal and the Lipid Surveyor data visualization tool which are available with specific assays. We discuss these tools in greater detail in the next chapter of this guide.

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.