Traducción de los datos masivos metabolómicos en conocimiento molecular
La metabolómica complementa la genómica, la transcriptómica y la proteómica al proporcionar información sobre procesos bioquímicos y desvelar las contribuciones de factores no genéticos, como el medio ambiente, la dieta o el microbioma. En la metabolómica espacial, el reto consiste en localizar cientos de metabolitos con una resolución celular y subcelular. Un motor bioinformático de código abierto Los recientes avances tecnológicos en la espectrometría de masas de alta resolución han hecho posible la obtención de imágenes de metabolitos en secciones de tejidos biológicos. No obstante, la ausencia de métodos bioinformáticos para la interpretación molecular de datos de metabolómica espacial constituye una de las principales limitaciones. Para abordar este reto, los investigadores del proyecto financiado con fondos europeos METASPACE (Bioinformatics for spatial metabolomics) desarrollaron una plataforma comunitaria abierta y en línea que integraba herramientas bioinformáticas en flujos de trabajo validados para el uso clínico. «Nuestro objetivo último era desarrollar un ecosistema de investigación para sacar el mayor provecho de los datos de metabolómica espacial beneficiosos tanto para el mundo académico como para la industria», explica el doctor Theodore Alexandrov, coordinador del proyecto. METASPACE desarrolló algoritmos para la anotación putativa de alto rendimiento de cientos de metabolitos, entre lo que se incluía un nuevo sistema de puntuación para cuantificar si un metabolito está presente en las células de una sección de tejido. Por ejemplo, se pueden localizar oncometabolitos en una sección de tejido tumoral o fármacos administrados y metabolizados en la corteza renal. Estos algoritmos se aplicaron como un «software» en la nube con una interfaz fácil de usar. Los investigadores contaron con la participación de la comunidad científica europea e internacional, que aportó más de 3 000 conjuntos de datos en el mayor esfuerzo de puesta en común de datos en el ámbito de la metabolómica espacial. El equipo de METASPACE evaluó el motor en un estudio de caso clínico de cáncer de esófago, así como en aplicaciones de desarrollo de fármacos para la investigación y el desarrollo (I+D) en el ámbito farmacéutico. El uso de tecnologías en la nube permitió procesar más de 50 TB de datos primarios. El futuro de METASPACE Más de doscientos científicos de más de setenta laboratorios de todo el mundo ya están utilizando METASPACE. La cuenta del proyecto en Twitter difunde activamente noticias e involucra a la comunidad, y cuenta con más de cuatrocientos seguidores. El doctor Alexandrov confiesa: «Este proyecto transformó mi visión sobre la ciencia moderna y su impacto. Fue muy alentador ver a la comunidad científica acordar compartir sus datos y así crear un gran acervo de conocimiento público sobre metabolomas espaciales». En conjunto, la información sobre los metabolitos detectados en las secciones de tejido de modelos animales y muestras humanas clínicas sienta las bases tanto para la investigación ulterior en el campo de la metabolómica espacial como para abordar cuestiones biomédicas relevantes. La creciente necesidad de llevar a cabo la anotación de metabolitos pone de relieve la repercusión del proyecto, especialmente en lo que respecta a los metabolomas relacionados con enfermedades. Es más, la plataforma permite a biólogos o especialistas clínicos sin experiencia en espectrometría de masas o bioinformática traducir datos complejos en conocimiento molecular. Desde el principio, METASPACE fue concebido como un proyecto de código abierto y acceso abierto. El objetivo era favorecer el desarrollo sostenible en este campo a través de una plataforma capaz de incorporar futuros algoritmos, programas informáticos y servicios. Los esfuerzos de divulgación han propiciado la colaboración con METACELL, un proyecto financiado a través de las subvenciones ERC Consolidator Grants, en el que se utilizará la plataforma METASPACE para la detección de metabolitos celulares. El motor también se utilizará como banco de pruebas en el proyecto de la Unión Europea CloudButton en materia de TIC a fin de desarrollar nuevas tecnologías en la nube. Desde un punto de vista industrial, existe un gran potencial para que la plataforma METASPACE se incorpore a los flujos de trabajo de descubrimiento y evaluación de fármacos de las grandes empresas farmacéuticas. De cara al futuro, el doctor Alexandrov confía en que «METASPACE facilitará descubrimientos biomédicos futuros, respaldará terapias eficientes e impulsará la innovación, creando así nuevas oportunidades de I+D en Europa».
Palabras clave
METASPACE, metabolito, bioinformática, plataforma, metabolómica espacial, nube, ciencia abierta
