Investigadores de bioingeniería en la Universidad de California San Diego han reunido laboriosamente una red virtual del metabolismo humano que dará a los investigadores una nueva forma de búsqueda de mejores tratamientos para los centenares de desórdenes metabólicos humanos, desde la diabetes a niveles altos de colesterol en la sangre.
Este es el primer de su tipo de red metabólica se basa en la secuenciación del genoma humano y contiene más de 3.300 conocida transformaciones bioquímicas humanas que han sido documentadas durante los 50 años de investigación a nivel mundial.
En un informe publicado en la revista de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) disponible en el sitio web de la revista el 29 de enero, los investigadores de UCSD dirigido por Bernhard - Palsson, profesor de bioingeniería de la Escuela Jacobs de Ingeniería, dio a conocer el Bigg ( bioquímica, genética, y genómicamente estructurado) base de datos como el producto final de esta fase del proyecto de investigación.
El metabolismo de cada persona, lo que representa la conversión de las fuentes de los alimentos en energía y el conjunto de moléculas, es determinado por la genética, el medio ambiente y la nutrición. En una demostración de la potencia y flexibilidad de la base de datos Bigg, los investigadores de UCSD realizado 288 simulaciones, incluyendo la síntesis de testosterona y estrógenos, así como el metabolismo de las grasas en la dieta. En todos los casos, el comportamiento del modelo de juego con el rendimiento publicado de células humanas en condiciones definidas.
Los investigadores pueden utilizar la base de datos computacional basado en descubrir rápidamente los efectos de un tipo de célula de cambiar el funcionamiento de cualquiera de las 3.300 conocidas las reacciones metabólicas humanos que operan en esa celda. La herramienta está diseñada para ayudar a los científicos a explorar cientos de enfermedades humanas en el metabolismo de los aminoácidos, carbohidratos, lípidos, minerales y otras moléculas. También está destinado a ser utilizado en el futuro para estudiar las variaciones metabólicas entre las personas como una forma de adaptar individualmente la dieta para controlar el peso.
Estudiar el metabolismo del colesterol es otra aplicación potencial. El colesterol es un lípido que se incorpora en todas las membranas celulares. Se estima que 105 millones de adultos en los Estados Unidos tienen niveles totales de colesterol en la sangre de 200 miligramos por decilitro (mg / dl) y superiores, y de éstos, 36,6 millones tienen niveles de 240 mg / dl o más, según la Asociación Americana del Corazón. Tales niveles altos de colesterol están asociados con un riesgo elevado de enfermedad cardíaca.
Más de dos docenas de reacciones bioquímicas en las células humanas son necesarias para producir colesterol. Para reducir el colesterol llamados estatinas afectan a una de esas reacciones, lo que reduce la síntesis de colesterol como si estuvieran apretando una manguera de jardín, disminuyendo el flujo de colesterol a través de él. Sin embargo, las rutas metabólicas son en realidad los laberintos de las mangueras del jardín interconectados con los patrones de flujo complicado.
"Pellizcar una parte del laberinto puede tener un buen efecto, pero también puede tener consecuencias inesperadas, o incluso ningún efecto debido a la redundancia en los sistemas metabólico", dijo Palsson. "La nueva herramienta que hemos creado permite a los científicos a jugar con un sistema metabólico virtuales de manera que eran, hasta ahora, imposible, y para poner a prueba las predicciones de modelos en las células reales."