Metabolomics in tossicologia

Metabolomics svolge un ruolo essenziale nella ricerca tossicologica fornendo un'analisi dettagliata delle vie metaboliche alterate che sono mirate a dai prodotti chimici nocivi. Egualmente aiuta i ricercatori e gli attori chiave nel campo medico a capire il meccanismo dei prodotti chimici nocivi.

Credito di immagine: Rattiya Thongdumhyu/Shutterstock

Metabolomics è lo studio dei metaboliti. Mira a fornire un'analisi completa dello stato biochimico e fisiologico dell'organismo come pure cambia nel profilo metabolico in risposta ai fattori interni ed esterni.

Tali informazioni successivamente facilitano la scoperta dei biomarcatori che sono associati con le circostanze patologiche. Questi biomarcatori egualmente svolgono i ruoli vitali nella mappatura dell'efficacia delle terapie farmacologiche con i vari approcci di metabolomics.

Vantaggi del metabolomics in tossicologia

Il vantaggio principale di utilizzare il metabolomics nella tossicologia è che le alterazioni nel metabolismo sono eventi del ` a valle' a quelli che si presentano ai livelli genetici, transcriptomic e proteomic. Quindi, il metabolomics facilita la comprensione dei fenotipi cellulari diretti che sono indotti dagli insulti tossici.

Inoltre, dai cambiamenti in metaboliti extracellulari rispecchi lo scenario metabolico intracellulare, l'analisi di metabolomics dei liquidi biologici (urina o sangue) ottenuti con non invadente o le tecniche minimo-dilaganti basta per la valutazione delle tossicità dell'organo bersaglio.

Un altro vantaggio importante del metabolomics è che le informazioni su tantissimi metaboliti possono essere ottenute con una singola misura, sovente un bisogno per rapido la comprensione del livello di tossicità della droga. Inoltre, una selezione su grande scala delle droghe o dei composti chimici può essere raggiunta con gli approcci in vitro di metabolomics.  

Un uso importante del metabolomics in vitro, che impiega le linee cellulari, le pile, le co-culture nelle 2D o nel formato 3D, ecc, è di predire i reticoli tossicologici dei prodotti chimici sconosciuti nel sistema biologico facendo uso dei prodotti chimici conosciuti di riferimento.

Tale analisi comincia con il confronto di un profilo metabolico di un prodotto chimico conosciuto di riferimento con il suo profilo tossicologico in vivo. Ciò tiene conto la generazione di reticolo della tossicità del `,' che definisce il profilo metabolico relativo ad un punto finale tossicologico distinto.

In seguito, il grado di sovrapposizione è calcolato allineando il profilo metabolico del prodotto chimico sconosciuto con il reticolo della tossicità. I dati sono usati per predire il reticolo tossicologico di un prodotto chimico sconosciuto;

Tuttavia, la sfida principale connessa con l'uso del metabolomics in vitro è l'estrapolazione dei dati in vitro in vivo alle impostazioni per ottenere le informazioni ottimali su efficacia della droga e sulla sicurezza della droga.

Come il metabolomics è utilizzato nella tossicologia

L'avanzamento del metabolomics lo ha fatto ordinariamente ed estesamente utile in molti campi in relazione con la tossicologia.

Valutazione della tossicità della droga

Metabolomics ha potenziale notevole nella schermatura della tossicità farmaco-indotta dell'organo o cellulare. La valutazione rapida dei campioni biologici, particolarmente biofluids, insieme all'analisi matematica e statistica (chemometrics) dei dati ottenuti servisce da piattaforma potente per la valutazione di sicurezza della droga.

Per esempio, se i farmaci o un prodotto chimico causano la tossicità epatica inducendo lo sforzo ossidativo cellulare, un'analisi di metabolomics del campione biologico droga esposto può fornire informazioni dirette sui metaboliti che sono indicativo diretto dello sforzo ossidativo.

Può anche specificare i metaboliti che sono considerati come biomarcatori conosciuti della lesione epatica, così indicanti la patologia epatica. Inoltre, l'analisi di metabolomics può anche fornire informazioni sui metaboliti che sono associati indirettamente con la tossicità.

Valutazione di sicurezza della droga

Metabolomics presenta parecchi vantaggi sopra la valutazione clinica convenzionale di patologia in termini di cattura dello spettro vasto dello scenario metabolico. Per esempio, uno studio che studia un composto sconosciuto ha rivelato che il composto aumenta il livello di colesterolo nel siero.

Sopra l'utilizzazione del metabolomics, è stato osservato che, oltre a colesterolo, il composto egualmente aumenta parecchi phytosterols, indicanti che il colesterolo elevato è un risultato dell'assorbimento dello sterolo nell'intestino. Tali risultati suggeriscono chiaramente che il metabolomics abbia una potenza molto più alta in termini di definizione dei punti finali tossicologici esatti.

Definizione del meccanismo di atto per una droga

Per efficacemente valutare l'aspetto della tossicità dei farmaci o di un prodotto chimico, è importante capire il suo modo di atto. Oltre a illustri i fenotipi tossici farmaco-indotti, metabolomics egualmente servisce da buona piattaforma studiare come una droga particolare esercita i sui effetti nel fondale cellulare.   

Sfide del metabolomics in tossicologia

Prima di usando il metabolomics come strumento rigoroso per la valutazione la tossicità della droga e del suo modo di atto, le variazioni tecniche e biologiche connesse con i dati dovrebbero essere prese in considerazione.

Le variazioni tecniche, che pricipalmente vengono dal preparato del campione, procedura analitica, o la separazione e rilevazione di metaboliti, potrebbero essere risolte usando le procedure operative standard (SOP) e le misure adeguate di controllo di qualità.

Per realizzare una inversione tutte le variazioni biologiche che sono comuni quando usando l'animale da laboratorio differente modellano, le procedure operative standard dovrebbero essere stabilite per ciascuno sistema separato.

La variabilità biologica dovrebbe essere indirizzata seriamente, poichè può potenzialmente generare il falso positivo o i dati del falso negativo nascondendosi sottile ma da informazioni importanti.

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Last Updated: Aug 23, 2018

Dr. Sanchari Sinha Dutta

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Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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