Mass spectrometry applied to clinical metabolomics

Abstract

Clinical metabolomics is a field of metabolomics research focused on the human metabolome study and its potential association to physiological status of the organism under study. Metabolomics has a great potential for clinical purposes such as diseases diagnosis and characterization. In fact, a global interest is recently emerging on the use of clinical metabolomics towards precision medicine. However, this area is still under study because each step from the analytical process can influence results reliability. Hence, the hypothesis preceding the establishment of objectives and the research planning was the existence of many challenges that need to be addressed. Some of those challenges are analytical methods development, its suitability for application to real clinical samples and generated results interpretation. Therefore, the global objective of this Doctoral Thesis research was to develop new analytical improvements to strengthen clinical metabolomics research. The proposals included in this Thesis research were based on liquid and gas chromatography (LC and GC) coupled to mass spectrometry (MS). In addition to all previously mentioned research developed by the student under the supervision of senior researchers with experience in the field, she received formation, participated in activities, and parallelly contributed to other investigation studies.

La metabolómica clínica es un área de la metabolómica que se centra en el estudio del metaboloma humano y su posible asociación con el estado fisiológico del organismo en estudio. Por ello, esta subdisciplina tiene mucho potencial para el diagnóstico y la caracterización de enfermedades. De hecho, actualmente, está creciendo un interés global especial por la posible contribución de la metabolómica clínica a la medicina de precisión. Sin embargo, es un área aún en estudio puesto que todas las etapas del proceso analítico afectan en menor o mayor medida a la fiabilidad de los resultados obtenidos. De ahí que la motivación bajo la que se desarrolló esta Tesis Doctoral sea el gran número de desafíos que requieren abordarse en el área de la metabolómica clínica. Concretamente, el desarrollo metodológico de análisis, la viabilidad de su aplicación en muestras clínicas reales y la interpretación de los resultados generados. Por tanto, el objetivo general de esta Tesis Doctoral fue desarrollar nuevas mejoras analíticas que contribuyan a fortalecer la metabolómica clínica. Estas mejoras se focalizaron en las distintas etapas del proceso analítico y se basaron en el empleo de análisis metabolómico dirigido y no dirigido. Estas propuestas se aplicaron a muestras clínicas reales para garantizar su aplicabilidad y viabilidad. El factor común de estas propuestas es la técnica de detección empleada, espectrometría de masas (MS), en combinación con cromatografía de líquidos y gases (LC y GC, respectivamente). En general, el objetivo final de esta Tesis Doctoral fue la transferencia del conocimiento y la formación de la estudiante predoctoral durante su postgrado. Además de toda la investigación desarrollada durante este postgrado supervisada por investigadores con experiencia en el área, la estudiante ha participado en otras actividades formativas y contribuido en otras investigaciones paralelas a la Tesis Doctoral.