Investigadores utilizan una nueva técnica de espectrometría de masas para analizar metabolitos
Investigadores alemanes y checos han desarrollado una nueva técnica para detectar metabolitos (sustancias involucradas en el metabolismo) de manera rápida a la vez que exhaustiva. Sus descubrimientos se han publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Los investigadores, que pertenecen al Instituto Max Planck de Ecología Química (Alemania) y la Academia de las Ciencias de la República Checa, afirmaron que el nuevo método, denominado MAILD («ionización/desorción por láser asistida por matriz»), está basado en el más tradicional MALDI-TOF/MS (espectrometría de masas mediante ionización/desorción por láser asistida por matriz y asociada a un analizador de tiempo de vuelo). La comunidad científica es capaz de medir muchos metabolitos en muestras biológicas, lo que permite una metabolómica dirigida y de alto rendimiento (la metabolómica es el estudio de perfiles globales de metabolitos en un sistema -célula, tejido u organismo- en unas condiciones establecidas). Algunos ejemplos de metabolitos son los aminoácidos, ácidos grasos y azúcares así como otras sustancias orgánicas procedentes de muestras de tejidos animales o vegetales. En los últimos veinte años los biólogos son los que más han empleado la espectrometría de masas para distintos fines, como el análisis de biomoléculas de gran tamaño. Según el equipo checo-alemán, el método MALDI, la co-cristalización de biomoléculas (por ejemplo proteínas) mediante una sustancia química denominada matriz que a continuación se irradia con un láser, provoca la formación de iones de proteínas que pueden identificarse y analizarse. «La capacidad de dotar de carga eléctrica a biomoléculas de gran tamaño sin que éstas se descompongan ha logrado que la espectrometría de masas MALDI se convierta en una herramienta indispensable para el análisis biomolecular. Las matrices convencionales seleccionadas empíricamente producen numerosos grupos de iones en la región de baja masa, lo que obstaculiza la aplicación de la MALDI-MS en la metabolómica», escriben los autores. «Se ha descrito un modo de ionización por MAILD, un protocolo racional para la selección de matrices basado en [la] teoría sobre ácidos y bases de Brønsted-Lowry y sus aplicaciones a la metabolómica, el cribaje, identificación e imagen de tipo biológico y diagnóstico clínico», se indica en el artículo. «Se han detectado numerosos metabolitos en extractos, biofluidos y/o tejidos biológicos, cubriendo rutas metabólicas importantes (ciclo de Krebs, ácidos grasos y biosíntesis de glucosinolatos).» Los investigadores indicaron que esta técnica presenta una desventaja: cuando se utilizan matrices en la técnica MALDI, el haz de láser forma iones a partir de las sustancias de interés para el estudio, pero también crea iones de masa baja procedentes de la matriz. «Debido a la interferencia de estos iones de pequeño tamaño en las observaciones, no fuimos capaces de analizar moléculas pequeñas que desempeñan funciones cruciales en el metabolismo de los organismos», explicó el Dr. Aleš Svatoš, director del grupo de investigación sobre espectrometría de masas/proteómica del Instituto Max Planck. «Los iones originados en matrices tradicionales eran como un pajar en el que buscar unas cuantas agujas relevantes.» Para afinar su búsqueda, los investigadores empezaron por modificar las matrices en las que se depositaban las muestras con el fin de reducir la producción de iones matriciales que causaban interferencias. De esta manera se conseguiría aumentar la visibilidad de las «agujas». «El análisis de una muestra muy pequeña de una hoja de Arabidopsis thaliana, con un área de 0,5 milímetros de radio, desveló más de 100 picos de analitos, entre los cuales se pudieron identificar 46 metabolitos», afirmó el investigador Rohit Shroff. «Curiosamente, ocho de once sustancias intermedias procedían del ciclo del ácido cítrico, que es vital para la mayoría de los organismos», añadió. Según los investigadores, la nueva técnica MAILD permite realizar mediciones de varias sustancias biológicas y médicas. Además de muestras de insectos y plantas, el equipo también evaluó una muestra clínica y descubrió una larga serie de ácidos orgánicos específicos de la sangre en una gota de sangre humana de un volumen menor a un microlitro. Si los investigadores logran identificar y contabilizar los metabolitos, el método MAILD podría convertirse en un método rápido de diagnóstico médico y biológico.
Países
Chequia, Alemania