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Come funziona la ? Come facciamo a misurare la complessità biologica?

Dietro allo studio dei metaboliti, le piccole molecole organiche prodotte dalle reazioni chimiche che tengono in piedi la cellula, ci sono tecnologie di analisi molto potenti. In particolare:

⚗️ La permette di separare le molecole presenti in un campione biologico.
🔍 La di massa permette di identificarle e quantificarle, anche in quantità molto piccole.

Insieme, queste tecniche sono alla base della metabolomica. Combinando diverse soluzioni tecnologiche per la separazione e l'identificazione, diventa possibile analizzare diversi profili metabolici, con diversi livelli di risoluzione e da diversi tipi di campioni biologici.

Questo è proprio ciò che si fa negli impianti di OASI, Open Access Scientific Infrastructure dell’Istituto di Bioimmagini e Sistemi Biologici Complessi (IBSBC) del , con cui ho avuto il piacere di realizzare questo video.

Come fare a capire cosa succede dentro una cellula o in tessuto organico?

Con la possiamo misurare simultaneamente un gran numero di metaboliti in un campione. È come avere una fotografia dello stato metabolico di un organismo, che riflette risposte a stimoli esterni, cambiamenti fisiopatologici e mutazioni genetiche.

Ma cosa succede se vogliamo essere più precisi?
Se partiamo da un’ipotesi precisa su una via metabolica, entra in gioco la metabolomica "targeted" con carbonio marcato.

In questo approccio, alcuni metaboliti vengono “tracciati” con isotopi di carbonio più pesanti (ad esempio ¹³C). Introducendo queste molecole in un sistema biologico, è possibile seguire il percorso degli atomi di carbonio attraverso le diverse reazioni metaboliche.

In altre parole: non osserviamo solo cosa c’è nell'organismo, ma iniziamo a capire da dove viene e dove va.

Questo cambia completamente prospettiva.
La metabolomica non è più solo una fotografia statica, ma diventa uno strumento per studiare i flussi metabolici, cioè come le reazioni biochimiche sono dinamicamente connesse tra loro.

Studiando specifiche classi di metaboliti, come amminoacidi, acidi organici o lipidi, i ricercatori possonl così interpretare le vie metaboliche e capire come vengono alterate da condizioni fisiologiche o patologiche.

Soprattutto, l'approccio "targeted" rende “visibili” processi che altrimenti resterebbero astratti: enzimi, vie metaboliche e reti di reazioni diventano qualcosa che possiamo tracciare nel tempo.

Questo è il terzo di una breve serie sviluppata in collaborazione con OASI – Open Access Scientific Infrastructure (IBSBC), un'infrastruttura del

A cosa serve la ?

Se nel primo video che vi ho condiviso si cercava di spiegare in cosa consiste questa avanzata metodologia di studio dei processi che regolano il funzionamento cellulare, qui entriamo nel vivo: le sue applicazioni nel mondo reale.

Dalla salute umana e animale, all’industria, fino al monitoraggio ambientale. In tutti questi ambiti, i metaboliti (le piccole molecole organiche prodotte nei processi metabolici) non raccontano solo cosa succede dentro un organismo, ma anche come quell’organismo interagisce con l’ambiente.

Per questo motivo la metabolomica si inserisce perfettamente nella prospettiva , un approccio che considera la salute umana, animale e ambientale come profondamente interconnesse.

Dall’identificazione di di malattia,
al monitoraggio della salute animale,
all’ottimizzazione dei processi industriali,
fino allo studio degli ecosistemi, la metabolomica ci permette di leggere sistemi biologici complessi nel loro insieme.

🎥 Questo è il secondo di una serie sul tema realizzato in collaborazione con OASI, Open Access Scientific Infrastructure dell’Istituto di Bioimmagini e Sistemi Biologici Complessi (IBSBC) del .

Per approfondire: oasi.ibsbc.cnr.it/metabolomics/

... Che cos'è?

Capire la spesso significa imparare a vedere ciò che non è visibile.
È qui che entra in gioco la metabolomica.

Negli ultimi decenni la è diventata una scienza sempre più ricca di dati, strutturata su diversi livelli di analisi. In questo ecosistema sono nate e si sono sviluppate molte discipline “-omiche”. Ovvero "di sistema", che guardano al quadro di insieme.

La genomica, per esempio, studia il genoma, cioè l’insieme completo delle informazioni genetiche di un organismo o di una cellula. La proteomica studia l’insieme delle proteine che possono essere espresse in un determinato momento.

La metabolomica, invece, studia i metaboliti: piccole molecole organiche che rappresentano il prodotto finale dei processi cellulari.
In un certo senso, offre una fotografia in tempo reale di ciò che sta accadendo in un sistema biologico, integrando geni, proteine e ambiente.

In questo breve video – il primo di una piccola serie che condividerò nei prossimi giorni – ho provato a raccontare questi concetti in modo accessibile e visivo per gli studenti del mondo delle life science che si approcciano a questa disciplina, trasformando un ambito complesso e ricco di dati in qualcosa di più intuitivo e accessibile.

Questo lavoro è stato realizzato in collaborazione con OASI, Open Access Scientific Infrastructure dell’Istituto di Bioimmagini e Sistemi Biologici Complessi (IBSBC) del .

OASI è un’infrastruttura open access che supporta la ricerca con tecnologie avanzate per lo studio di sistemi biologici complessi, tra cui metabolomica, imaging e approcci multi-omici.