Distribución espacial de biomoléculas en 3D
Las técnicas de imagen en tres dimensiones tienen un gran valor para resolver cuestiones básicas de las ciencias de la vida. Los métodos actuales proporcionan imágenes de la anatomía de los órganos mediante el seguimiento de la localización de un compuesto específico como, por ejemplo, el agua u otras moléculas marcadas en el organismo. Sin embargo, estos métodos son menos útiles en el marco de estudios proteómicos o metabolómicos, cuya finalidad es la identificación de nuevos biomarcadores, fármacos y rutas patológicas. La técnica de imagen por espectrometría de masas de desorción/ionización láser asistida por matriz tridimensional (MALDI-IMS 3D) es una tecnología moderna que permite detectar la localización de iones moleculares. La técnica MALDI-IMS 3D no emplea marcadores específicos y puede complementar otras técnicas para la identificación espacial de compuestos moleculares. Sin embargo, el análisis del gran número de datos complejos proporcionados por esta técnica requiere el desarrollo de nuevos métodos estadísticos. Por tanto, el objetivo de los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea 3D-MASSOMICS (Statistical methods for 3D imaging mass spectrometry in proteomics and metabolomics) era desarrollar nuevos métodos estadísticos para el análisis supervisado y no supervisado de imágenes y datos en aras de optimizar la reproducibilidad de los resultados. Estos métodos fueron evaluados empleando datos de la diabetes y de estudios metabolómicos quirúrgicos y microbianos. Los socios del consorcio desarrollaron un simulador estadístico de datos de MALDI-IMS 3D del cerebro de rata y, seguidamente, validaron los datos obtenidos por este método con datos adicionales de tres aplicaciones biomédicas. Esta actividad proporcionó las evidencias necesarias para el desarrollo de nuevos métodos estadísticos y permitió llevar a cabo una recolección exhaustiva de datos relevantes y su ulterior evaluación pormenorizada. Entre los métodos científicos desarrollados se encontraba una novedosa aproximación para medir el caos espacial, que fue empleada para la detección de imágenes de relación masa-carga. Este método supuso la primera técnica de análisis univariante no supervisado de imágenes de espectroscopía de masas. Los investigadores emplearon estos métodos para estudiar en tres dimensiones la interacción entre los microbios Candida albicans y Pseudomonas aeruginosa, dos bacterias relacionadas en la fibrosis quística (FQ). Los resultados condujeron a la detección de una molécula (ramnolípido) que podría ser empleada para la terapia de la FQ. En conjunto, el estudio logró su objetivo de desarrollar métodos estadísticos punteros para el análisis y la interpretación de datos de MALDI-IMS 3D. La implementación de estas herramientas debería no solo facilitar la realización de estudios proteómicos y metabolómicos en 3D sin marcadores específicos, sino además mejorar la diagnosis de enfermedades.
Palabras clave
Imágenes tridimensionales, técnica de imagen, MALDI-IMS, métodos estadísticos, proteómica, metabolómica, fibrosis quística
