Establishing carbonyl-containing biomarkers of clinical relevance through metabolomics

Resumen

La presente tesis está dividida en distintas secciones. La primera sección es la introducción, donde se pone en contexto la relevancia de los biomarcadores en el contexto clínico, se presenta la metabolómica como herramienta útil para el estudio de los biomarcadores y se introducen los compuestos que contienen carbonilos como posibles marcadores clínicos de gran utilidad. A continuación se presentan las hipótesis y los objetivos y se sigue con los métodos y resultados, divididos a su vez en dos partes diferenciadas. En la primera parte se estudian nuevas estrategias analíticas para la determinación de los compuestos que contienen carbonilos (se estudian distintos derivatizantes químicos, distintas estrategias analíticas y distintas matrices biológicas) y se demuestra su utilidad, mientras que en la segunda parte se aplica la metodología desarrollada en casos clínicos de gran relevancia como son las enfermedadas raras, las enfermedades infecciosas y el cáncer. Actualmente se han descrito más de 20.000 enfermedades que afectan a los humanos. Sin embargo, la mayoría de ellas carecen de marcadores que permitan su diagnóstico y monitorización. Los marcadores se pueden dividir en dos tipos: los subjetivos (p.ej., los síntomas médicos) y los objetivos (p.ej., los biomarcadores). Ambos tipos de marcadores son útiles pero curiosamente, muchas veces carecen de correlación entre ellos. Por este motivo, los biomarcadores son especialmente interesantes para los médicos y los pacientes. Los biomarcadores se pueden dividir en diferentes familias p.ej., los compuestos que contienen carbonilos. Estos compuestos se encuentran en una gran variedad de rutas metabólicas como el ciclo de Krebs, la glicólisis, la esteroidogénesis, etc. y por tanto, tienen un gran potencial para ser usadas como biomarcadores de un número ilimitado de patologías y enfermedades. Sin embargo, su determinación a los niveles biológicos no es directa y require tanto del uso de las técnicas analíticas más avanzadas (cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas en tándem [LC-MS/MS]), como de estrategias alternativas como la derivatización química. Esta combinación no solo disminuye la complejidad de los análisis sino que también permite alcanzar los niveles de sensibilidad necesarios para determinar estos compuestos a los niveles biológicos. La principal conclusión de la presente tesis es que guiar los análisis del LC-MS/MS a una familia de compuestos mediante la derivatización química es espcialmente útil para establecer biomarcadores en distintos escenarios clínicos. Esta herramienta, además, facilita la elucidación de nuevos biomarcadores nunca antes reportados, pudiendo mejorar la diagnosis, la prognosis y el conocimiento de las enfermedades a la vez que mejorando la salud y la calidad de vida de los pacientes. Esta tesis ha permitido el descubrimiento de nuevos tipos de biomarcadores que pueden ofrecer respuestas a preguntas clínicas sin resolver.