Η ανάπτυξη της μεταβολομικής

Παρόλο που η μεταβολομική έχει φτάσει στην ωριμότητά της, είναι η νεότερη τεχνική «omics» και ακολουθεί τη γονιδιωματική και την πρωτεωμική, ως προς τον αριθμό των δημοσιεύσεων.Υπάρχουν ακόμη πολλές προκλήσεις εντός του πεδίου, που πρέπει να ξεπεραστούν.

Η βιοτεχνολογία και οι φαρμακευτικές εταιρείες έχουν υιοθετήσει γρήγορα την έννοια της μεταβολομιικής και σε συνδυασμό με βελτιώσεις στον εξοπλισμό ανάλυσης και το λογισμικό ανάλυσης δεδομένων οδήγησαν την ανάπτυξη της Μεταβολομικής τα τελευταία 15 χρόνια.

Η Βόρεια Αμερική και η Ευρώπη κυριαρχούν σήμερα στο χώρο της μεταβολομικής έρευνας. Ωστόσο, αναμένεται πολύ σύντομα η ανάπτυξή της στην περιοχή Ασίας-Ειρηνικού.

Η μεταβολομική έχει εξελιχθεί σε μια διεπιστημονική κοινότητα, που δραστηριοποιεί ειδικούς από διαφορετικούς κλάδους, τμήματα βιοτεχνολογίας και ακαδημαϊκές δομές. Κι αυτό για να ξεπεραστούν οι προκλήσεις του πεδίου, ιδίως η αναγνώριση των μεταβολιτών, η τυποποίηση της ανάλυσης δεδομένων και η ανταλλαγή δεδομένων και πόρων.

Η ίδρυση της Εταιρείας Μεταβολομικής το 2004 συνέβαλε καθοριστικά στη σύνδεση της παγκόσμιας κοινότητας metabolomics.

Το πρώτο περιοδικό αφιερωμένο στον τομέα της «μεταβολομικής» κυκλοφόρησε το 2005 και μαζί με την Εταιρεία Μεταβολομικής δημοσίευσε πολλές από τις σημαντικότερες δημοσιεύσεις για τον καθορισμό και την τυποποίηση των κατευθυντήριων γραμμών για την κοινότητα των metabolomics.

Τα τελευταία χρόνια χρηματοδοτήθηκαν ερευνητικά κέντρα παγκόσμιας εμβέλειας για την υποστήριξη της ανάπτυξης της Μεταβολομικής.

Σε αυτά περιλαμβάνονται, στο Ηνωμένο Βασίλειο, το Εθνικό Κέντρο Phenome που χρηματοδοτείται από το Συμβούλιο Ιατρικής Έρευνας (MRC) και το Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας για την Υγεία (NIHR). Το κέντρο ιδρύθηκε χρησιμοποιώντας υπερσύγχρονο εργαστηριακό εξοπλισμό που πρωτο-χρημσιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια των Ολυμπιακών Αγώνων του Λονδίνου 2012.

Στο Πανεπιστήμιο του Birbingham, το Phenome Center Birmingham (PC-B) άνοιξε επίσημα στις 23 Μαΐου 2016.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες υπάρχει ήδη ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα Μεταβολομιικής. Το πρόγραμμα υποστηρίζει τη δημιουργία πόρων, την εκπαίδευση για την αύξηση του αριθμού των ειδικευμένων επαγγελματιών, την ανάπτυξη τεχνολογίας και την επέκταση των βάσεων δεδομένων για τη διευκόλυνση της αναγνώρισης των μεταβολιτών.

Διάφορα κέντρα σε όλη την Ευρώπη υποστηρίζουν την ανάπτυξη τεχνολογιών μεταβολικής (πχ. Ολλανδικό Κέντρο Μεταβολομικής) ή παρέχουν πρόσβαση σε τεχνολογίες μεταβολομικής (Σουηδικό Κέντρο Μεταβολομικής).

 

Η γονιδιωματική και η πρωτεωμική μας λένε τι μπορεί να συμβεί, αλλά η μεταβολική μας λέει τι πραγματικά συνέβη.

    Bill Lasley, University of California, Davis

Τι είναι η Μεταβολομική;

Η Μεταβολομική είναι η μελέτη των προφίλ των μεταβολιτών σε βιολογικά δείγματα, ιδιαίτερα ούρα, σάλιο και πλάσμα αίματος.

Οι μεταβολίτες είναι τα υποπροϊόντα του μεταβολισμού, διαδικασία μετατροπής της ενέργειας των τροφίμων σε μηχανική ενέργεια ή θερμότητα.

Ο αριθμός των διαφορετικών μεταβολιτών στον άνθρωπο είναι άγνωστος.

Οι εκτιμήσεις κυμαίνονται από 2.000 έως 20.000 (μέσος όρος περίπου οι 5.000) μεταβολίτες, σε σύγκριση με τα περίπου 30.000 γονίδια και 100.000 πρωτεΐνες.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους ερευνητές της Μεταβολομικής είναι οι μικρές ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, που χρησιμεύουν ως υποστρώματα και προϊόντα σε διάφορες μεταβολικές οδούς.

Αυτά τα «μικρά μόρια», όπως ονομάζονται, περιλαμβάνουν ενώσεις όπως λιπίδια, σάκχαρα και αμινοξέα που μπορούν να παρέχουν σημαντικές ενδείξεις για την υγεία του ατόμου. 

«Η Μεταβολομική είναι μια όμορφη προσέγγιση για την ταχεία απόκτηση τεράστιου όγκου πληροφοριών σχετικά με τη μοριακή σύνθεση ενός δείγματος», λέει ο Mark Viant, ερευνητής στη Σχολή Βιοεπιστημών του Πανεπιστημίου του Birmingham του Ηνωμένου Βασιλείου. “Εάν έχετε μια ασθένεια, είναι πιθανό ότι ο μεταβολισμός σας θα επηρεαστεί. Το ίδιο ισχύει εάν χτυπηθείτε από έναν τοξικό παράγοντα. Το διαγνωστικό δυναμικό είναι συγκλονιστικό. “

Βιοδείκτες- Μεταβολίτες

Μακροπρόθεσμα, οι επιστήμονες αναζητούν με τη Μεταβολομική επιστήμη να καλύψουν σημαντικά κενά στη βιολογία των συστημάτων. Οι βραχυπρόθεσμοι κλινικοί στόχοι για τον τομέα αφορούν περισσότερο την αναζήτηση βιο-δεικτών ή παθολογικούς μοριακούς δείκτες.

Οι μεμονωμένοι μεταβολίτες έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί ως βιο-δείκτες της νόσου για χρόνια. Η αυξημένη γλυκόζη, για παράδειγμα, είναι ενδεικτική του σακχαρώδους διαβήτη. Και η χοληστερόλη είναι ένας μεταβολίτης, που σχετίζεται με καρδιαγγειακές παθήσεις και εγκεφαλικά επεισόδια.

Η Μεταβολομική επιτρέπει τον εντοπισμό των βιο-δεικτών που βασίζονται σε ολόκληρες ομάδες μεταβολιτών που αυξάνονται ή μειώνονται ταυτόχρονα υπό συγκεκριμένες συνθήκες.

«Η υψηλή χοληστερόλη μπορεί να σας πει ότι έχετε πρόβλημα, αλλά εάν συμπληρώσετε με άλλους μεταβολίτες, θα μπορούσατε να προσδιορίσετε γιατί έχετε το πρόβλημα»

Bruce Hammock

Ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι η μεταβολομική θα μπορούσε να προσφέρει κλινικές χρήσεις νωρίτερα από τη γονιδιωματική ή την πρωτεωμική.

Αρκετοί παράγοντες συμβάλλουν σε αυτήν την άποψη. Πρώτον, τα μεταβολομικά προφίλ είναι συγκριτικά πολύ φθηνότερα στην παραγωγή, σε σχέση με τις μικρο-συστοιχίες DNA, που χρησιμοποιούνται στην έρευνα γονιδιωματικής και κοστίζουν εκατοντάδες έως χιλιάδες ευρώ και συχνά δεν είναι διαθέσιμες στους κλινικούς γιατρούς.

Αλλά και η ανάλυση πρωτεϊνών είναι χρονοβόρα και παρεμποδίζεται από το πολύ μεγαλύτερο μέγεθος και την πολυπλοκότητα των μορίων, τα οποία έχουν πιο λειτουργικά συστατικά

Επιπλέον, οι λειτουργίες των περισσότερων γονιδίων και πρωτεϊνών παραμένουν άγνωστες, ενώ οι μεταβολίτες μπορούν συχνά να συσχετιστούν με συγκεκριμένους ιστούς κατηγορίες ασθενειών, γεγονός που επιτρέπει την αρκετά εύκολη ανάγνωση των λειτουργιών τους.

Τέλος, η μεταβολομιική είναι μη επεμβατική και επιτρέπει επαναλαμβανόμενη δειγματοληψία με την πάροδο του χρόνου.

Αλλά οι μεταβολίτες υπάρχουν στους ιστούς, στο αίμα, στο σάλιο και στα ούρα.

Ωστόσο και οι μεταβολικοί βιο-δείκτες έχουν τους περιορισμούς τους.

Κοιτάζοντας το γονιδίωμα δεν θα σας πει πολλά για τη χημική λειτουργία, κοιτάζοντας το μεταβολιδίωμα δεν θα σας πει πολλά για τον υποκείμενο μηχανισμό.

Η ολοκληρωμένη πληροφορία είναι η πιο σημαντική.

Teresa Fan University of Louisville, Kentucky

Τί προσφέρει η Μεταβολομική;

Η Μεταβολομική ανιχνεύει και διαχειρίζεται τις βαθύτερες αιτίες εμφάνισης μιας παθολογικής κατάστασης, δίνει τη δυνατότητα για σωστή διάγνωση και εφαρμογή της κατάλληλης θεραπείας στον κατάλληλο ασθενή. Αποτελεί σημαντικό κομμάτι της εξατομικευμένης ιατρικής ή PRECISION MEDICINE.

Η Μεταβολομική ανάλυση, με τη μέτρηση των οργανικών οξέων στα ούρα, προσφέρει βοήθεια στην αξιολόγηση των παρακάτω σημαντικών λειτουργιών του οργανισμού:

  • Της κυτταρικής ενέργειας και του μιτοχονδριακού μεταβολισμού
  • Των βιοχημικών μονοπατιών του μεταβολισμού των πρωτεϊνών, των υδατανθράκων και των λιπιδίων
  • Την επάρκεια και τη λειτουργικότητα διαφόρων παραγόντων (βιταμίνες & ιχνοστοιχεία) που συμμετέχουν στον κυτταρικό μεταβολισμό
  • Της γαστρεντερικής λειτουργίας και της λειτουργίας του εντερικού μικροβιώματος
  • Της λειτουργίας και του μεταβολισμού των νευροδιαβιβαστών
  • Της αντι-οξειδωτικής ικανότητας του οργανισμού

Η μεταβολική ανισορροπία είναι μια κατάσταση που μπορεί να υπάρχει σε πολλά χρόνια νοσήματα, όπως:

  • στη χρόνια κόπωση,
  • σε δυσλειτουργίες του γαστρεντερικού συστήματος,
  • σε μυϊκά και σκελετικά προβλήματα,
  • στις διαταραχές της διάθεσης και σε κεφαλαλγίες,
  • χρόνια νοσήματα, συνήθως ανθεκτικά σε μακροχρόνιες συμβατικές θεραπείες (υπέρταση, διαβήτης, καρδιαγγειακά νοσήματα κ.α.)
  • αυτοάνοσα νοσήματα
  • παχυσαρκία
  • φλεγμονώδεις νόσοι εντέρου
  • παθήσεις του δέρματος, αλλά και
  • προληπτικά, σε άτομα που επιζητούν τη βελτίωση της ποιότητας της υγείας τους
  • anti-aging

Το ιατρείο μας

Με γνώμονα τα τελευταία επιστημονικά – ιατρικά δεδομένα και την τεχνολογία αιχμής με διαπιστευμένα εργαστήρια στην ανάλυση αποτελεσμάτων σε συνδυασμό με την πολυετή κλινική και ερευνητική εμπειρία στο πεδίο της Μεταβολομικής παρέχουμε αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της Μεταβολομικής ανάλυσης και  εξατομικευμένη θεραπεία με συγκεκριμένο χρονικό διάγραμμα και συνεχή ιατρική παρακολούθηση.

Eστιάζoυμε στον έλεγχο και την κατανόηση των θεμελιωδών κυτταρικών διαδικασιών, των περιβαλλοντικών επιδράσεων και των γενετικών προδιαθέσεων, που επηρεάζουν την υγεία και οδηγούν στην εκδήλωση των ασθενειών.

Τόσο σε προληπτικό, διαγνωστικό και  θεραπευτικό επίπεδο, η φιλοδοξία μας είναι η  αποκατάσταση της υγείας!