Download Paula Armesto: Nutrigenómica

NUTRIGENÓMICA
Paula Armesto
FOOD TRENDS
90’
Alimentos
SIN
00’
Alimentos
CON
ALIMENTOS FUNCIONALES (NUTRACÉUTICOS,
PRE/PROBIÓTICOS)
Problemas de Salud Pública
 Japón (1980) – concepto de "Alimentos para Uso Específico
en la Salud”
 EEUU (1996) – FDA obliga a fortificar con ácido fólico los
productos derivados de cereales
Proyecto Genoma Humano (2001) y HapMap (2005):
información clave y herramientas
NUTRIGENÓMICA
Interacción entre la nutrición y el genoma de un individuo
(Davis and Hord, 2005)
ESTUDIOS DE ASOCIACION
DESCRIPCIÓN DEL FENOTIPO
variables cuantitativas: IMC y peso (caracteres
métricos)
DISEÑO DEL ESTUDIO
Cohorte
MUESTRA
39.342 Islandeses, 2.998 Holandeses, 1.890 Americanos
caucásicos, 1.160 Afro americanos.
SELECCIÓN DE MARCADORES
SNPs asociados a la Obesidad (GWAs población
danesa y estudios de GIANT consortium)
GENOTIPADO Y ANÁLISIS DE DATOS
10 SNPs con GWA significativa para IMC y peso (p<0.05)
OR obtenidos para cada SNP entre 1.07 y 1.27
Su efecto sólo explica una pequeña porción de la
variación entre individuos en el desarrollo de
Obesidad
Caracterizar el resto de la respuesta a la dieta
ENFOQUES
Targeted Approaches/Analysis
medida cuantitativa de un metabolito, proteína especifica o
transcrito partiendo de una hipótesis concreta
Holistic Approaches/Analysis
no se selecciona ningún componente a piori, sino que se
plantea una intervención nutricional y se estudian los cambios a
nivel global = BIOLOGÍA
DE SISTEMAS
Análisis Holístico: BIOLOGÍA DE SISTEMAS
1.NUTRITRANSCRIPTÓMICA
MUESTRAS
biopsias de tejidos, líneas celulares, células
sanguíneas (menos eritrocitos)
TÉCNICAS
MICROARRAYS: perfil mRNA vs perfil basal
RETROTRANSCRIPCIÓN PCR A TIEMPO REAL:
quantificación de la sub/sobre expresión
Objetivo: estudiar la expresión de genes relacionados con los efectos del síndrome
metabólico como respuesta al consumo de VOO para aplicación preventiva en CVD
Procedimiento:
1. Microarray para seleccionar los genes sobre/subexpresados respecto la situación basal
2. Retrotranscripción y PCR Real Time de cada gen candidato
3. Relación del transcriproma con biomarcadores: Nivel de Insulina, Glucemia, perfil
lipídico y marcadores de estrés oxidativo en sangre
2.NUTRIPROTEÓMICA
PAPEL CENTRAL DE LAS PROTEINAS EN LA NUTRICIÓN
Transportadores (absorción intestinal, distribución y transporte en sangre)
Enzimas (metabolismo en tejidos)
Proteinas de intercambio (excrecion en el túbulo renal)
MUESTRAS: biopsias de tejidos, líneas celulares, fluidos (sangre, orina)
TÉCNICAS
PROTEIN MAPPING/PROFILES : detección de cambios en variedad y
abundancia relativa
Separación mediante técnicas de Electroforesis (2DE) o Cromatografía
Identificación por técnicas de Espectrometría de Masas
PROTEOMICA FUNCIONAL:
Interacciones entre proteínas, con metabolitos o ingredientes bioactivos
Métodos de interactómica
Cambios postraduccionales
Arrays proteicos
RECAMBIO PROTEICO
Seguimiento de isótopos estables para la determinación de la tasa de
recambio proteico (SILAC)
APLICACIONES
• Estudios de patofisiología en estados de defícit nutricional
Proteoma renal de ratón sometido a deprivación prolongada de K+ (Go t
al.2005)
Identificación por MS de 33 proteínas diferentes al proteoma basal, parte
enzimas involucrados en la alcalosis metabólica
• Efecto de suplementos dietéticos en individuos enfermos
Caracterización del perfil proteico del plasma de pacientes en
hemodiálisis. Normalización de los niveles de algunos polipéptidos por
suplementación con vitamina C (Weissinger, 2006)
• Efecto de suplementos dietéticos en individuos sanos
Caracterización del perfil proteico del plasma de individuos con suplementación
de a-tocoferol. Obtención de niveles incrementados de Apo A1 (Aldred et al,
2006)
• Efecto del exceso dietético en individuos sanos
3.NUTRIMETABOLÓMICA
PUNTO FINAL DE LA INTERACCIÓN NUTRICIONAL
Genoma del individuo x Genoma de su Microbiota intestinal
+ factores ambientales (alimentos, hábitos, estilo de vida…)
MUESTRA
Orina, sangre, CO2 exhalado
TÉCNICAS
CONCENTRACIÓN FINAL DE UN METABOLITO
Resonancia Magnética Nuclear (NMR) Para generar perfiles metabólicos
de matrices complejas
CAMBIO EN SU CINÉTICA
Espectrometría de Masas para medir incrementos mediante Isótopos
estables
Objetivo: valorar el efecto del contenido proteico de una comida en la
acumulación u oxidación de las grasas de esta
Procedimiento:
1. Cuantificación del 13C procedente de la oxidación de ácidos grasos por
Espectrometría de Masas (en CO2 exhalado)
3. Comparación del 13CO2 exhalado como respuesta a ingesta pobre en
proteínas vs ingesta corregida en proteínas
IMPORTANCIA DEL MICROBIOMA
DIETA > selección de microflora intestinal >
-biodisponibilidad de nutrientes
-Interacción de rutas metabólicas no
relacionadas
APLICACIONES
Caracterización de interacciones
microbioma-metabolismo huésped y mejora
de alimentos pre/probióticos para grupos de
población concretos
LIMITACIONES ACTUALES
- Obtención de muestra “viva” limitada por
restricciones éticas y cuantitativas.
- No se pueden analizar tejidos vitales humanos
- ¿Cuándo tomar las muestras de transcritos,
proteinas y metabolitos?
-Baja reproducibilidad entre ensayos intra e Inter
laboratorio.
Fuentes de variabilidad : muestra biológica +
error humano/técnico
-Intervención dietética atenuada por
homeostasis
-Interpretación de datos
Difícil integración de la información a todos los
niveles
NECESIDADES
Mejoras tecnológicas para los ANALISIS TEMPORALES-ESPACIALES:
- Sistemas miniaturizados para aprovechar las muestras vivas escasas
- Dianas mejoradas que aporten información lineal de la expresión
- Mejoras software y procesadores de datos
ESTANDARIZACIÓN METODOLÓGICA Y DE DATOS: MIAME, MIAPE, MIMIx, SMRS
PLATAFORMAS ACTIVAS EN NUTRIGENÓMICA
•
•
•
NCMHD Center of excellence in nutritional genomics (Univ. California, Davis)
NuGO The European Nutrigenomics Organisation
GOLDN project (Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network)
 Caracterizar enfermedades relacionadas con la nutrición
DIAGNÓSTICO
PREVENCIÓN (dieta personalizada)
 Justificar el uso de Alimentos funcionales
-Xuewu Zhang, Yeeleng Yap, Dong Wei, Gu Chen,
Feng Chen. Novel Omics Technologies In Nutrition
Research. Biotechnology advances, 2007
- Florian J. Schweigert. Nutritional Proteomics:
Methods and Concepts in Nutritional Science.
Annals of Nutrition and Metabolism, 2007
- Serge Rezzi, Ziad Ramadan, Laurent B.Fay, and
Sunil Kochhar. Nutritional Metabonomics:
Applications and Perspectives. Journal Of Proteome
Research, 2006