Estudio metabolómico mediante Resonancia Magnética Nuclear de biomarcadores en suero de pacientes con cáncer colorrectal

Abstract

El uso de la metabolómica como herramienta de detección temprana de cáncer colorrectal ha despertado un alto interés en el área clínica como alternativa diagnóstica a métodos tan invasivos como la colonoscopia. Este Trabajo de Fin de Máster (TFM) engloba (1) la realización de una breve revisión bibliográfica de algunas de las principales investigaciones dedicadas a este fin empleando Resonancia Magnética Nuclear de Protón (RMN de 1H) como técnica analítica, y (2) el uso de dicha herramienta combinada con métodos de análisis multivariante de datos de naturaleza supervisada y no supervisada en el análisis de 90 muestras de suero de pacientes con cáncer colorrectal para la obtención de posibles biomarcadores y su correlación con esta enfermedad. Se han verificado cambios en los perfiles metabólicos de un total de 12 metabolitos discriminantes entre pacientes enfermos y control a través de un modelo Análisis Discriminante de Mínimos Cuadrados Parciales Ortogonal (OPLS-DA) y 16 correspondientes a un modelo Random Forest (RF), posiblemente relacionados con disturbios en la glucólisis, el metabolismo del piruvato y de la alanina, del aspartato y del glutamato. Se concluye que la RMN acoplada a técnicas multivariantes es una poderosa herramienta de predicción y obtención de biomarcadores para esta enfermedad.

The use of metabolomics as a tool for detecting early colorectal cancer has developed great interest in the clinical field as a diagnostic alternative for invasive methods as colonoscopies. This dissertation contains (1) a bibliographic review where some of the main investigations about this topic applying Proton Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) as the main analytical technique were analyzed, and (2) the use of this platform combined with multivariate unsupervised and supervised methods towards obtaining and correlating potential biomarkers of 90 samples of human colorectal serum. In addition, changes in the metabolomic profile of a total of 12 and 16 discriminant metabolites were reported from an Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis (OPLS-DA) model and a Random Forest (RF) representation, respectively, possibly related to glycolysis, and the metabolism of pyruvate, alanine, aspartate and glutamate. It was concluded that NMR in combination with multivariate techniques is such a powerful technique for biomarkers prediction and identification on this disease.

L'ús de la metabolòmica com a eina de detecció primerenca de càncer colorectal ha despertat un alt interès en l'àrea clínica com a alternativa diagnòstica a mètodes tan invasius com la colonoscòpia. Aquest Treball de Fi de Màster (TFM) engloba (1) la realització d'una breu revisió bibliogràfica d'algunes de les principals investigacions dedicades a aquest fi emprant Ressonància Magnètica Nuclear de Protó (RMN de 1H) com a tècnica analítica, i (2) el ús d'aquesta eina combinada amb mètodes d'anàlisi multivariant de dades de naturalesa supervisada i no supervisada en l'anàlisi de 90 mostres de sèrum de pacients amb càncer colorectal per a l'obtenció de possibles biomarcadors i la seva correlació amb aquesta malaltia. S'han verificat canvis en els perfils metabòlics d'un total de 12 metabòlits discriminants entre pacients malalts i control a través d'un model Anàlisi Discriminant de Mínims Quadrats Parcials Ortogonal (OPLS-DA) i 16 corresponents a un Random Forest (RF), possiblement relacionats amb disturbis a la glucòlisi, el metabolisme de l'piruvat i de l'alanina, de l'aspartat i de l'glutamat. Es conclou que la RMN acoblada a tècniques multivariants és una poderosa eina de predicció i obtenció de biomarcadors per a aquesta malaltia.