Muchas de las nuevas ramas de conocimiento y estudio científico se están fraguando al amparo de las denominadas ciencias ómicas. Te lo cuento todo en este artículo.
El nacimiento de las ciencias ómicas
Los avances tecnológicos de los últimos años están posibilitando un conocimiento mucho más profundo de lo que ocurre a nivel molecular en los seres vivos, poniéndose especial interés, como no podría ser de otra manera, en el ser humano.
La biología molecular está viviendo una época de avances exponenciales en los que la aparición de las denominadas ciencias ómicas es resultado de la existencia de esa nueva tecnología que permite ver dónde antes era imposible.
Estas novedosas ramas de conocimiento se encargan de estudiar esas moléculas presentes a nivel celular, de tejidos, etc., no solo de manera aislada, sino atendiendo a los distintos tipos de relaciones e interacciones entre los distintos protagonistas. Y es que, en este sentido, podemos hablar de las interacciones entre huésped y comensal, ser vivo y patógenos o el cross-feeding bacteriano (que analizo en profundidad en su propio artículo), por ejemplo.
A partir de esta evidencia, parece lógico pensar que la visión holística de los seres vivos debe ser el punto de partida para el entendimiento de todo lo relacionado con la salud, debiendo dejar atrás, en gran medida, la visión tradicional donde se compartimenta en demasía al individuo.
Un ejemplo perfecto lo encontramos en el diseño anterior, extraído del informe “Anticipando Ciencias Ómicas” de la Fundación Instituto Roche. En el mismo, podemos observar cómo cinco de las llamadas ciencias ómicas son parte de un proceso. Este comenzaría en la investigación, en un primer momento, del genoma, teniendo como punto final el estudio de la generación de una serie de metabolitos específicos, lo que sería la metabolómica.
En cada uno de esos pasos, una de las ciencias ómicas tendrá la capacidad o el interés de detectar las “huellas” reguladoras de cada uno de ellos, con el fin de comprender los mecanismos subyacentes.
Las ciencias ómicas son claves en la futura medicina de precisión
El nacimiento de todas estas ramas ha tenido, en un primer momento, la intención de lograr una mejor comprensión de los seres vivos, sus patologías, tratamientos, nuevas formas de abordaje farmacológico, etc.
Ahí, el microbioma humano tiene un papel esencial.
Sin embargo, lo que en un futuro podría llegar a lograrse, es entender como la individualidad debe marcar la manera de abordar cualquier aspecto relacionado con la salud, ya que a nivel molecular cada cuerpo actúa de una manera diferente.
El genoma, el transcriptoma, el epigenoma, el proteoma, el metaboloma…, es tal la cantidad de información que pueden aportar estas nuevas ramas de conocimiento, que pensar en la generalidad parece una osadía.
No obstante, y para ahondar en las cuasi infinitas posibilidades de estas nuevas áreas, vamos a explicar brevemente en qué consisten cada una de ellas.
Tipos de ciencias ómicas
Citómica
El concepto de citoma hace referencia a la arquitectura molecular y la funcionalidad del sistema celular. Por ello, la citómica estudia los apartados biológicos y bioquímicos de las células a nivel individual.
- Un ejemplo: el estudio del estrés oxidativo de una célula ante determinados estímulos.
Epigenómica
El epigenoma es el cuerpo de estructuras químicas, ácidos nucleicos y proteínas, de todo el genoma que manipula el ADN, que en contraposición a lo que ocurre con el genoma, es muy cambiante y se ve influenciado por el estilo de vida, los factores ambientales y el envejecimiento, por ejemplo.
La metilación del ADN es, probablemente, el proceso epigenético más conocido.
Por tanto, la epigenómica se centrará en conocer en profundidad como se llevan a cabo todos esos procesos de cambio, las posibles marcas de los mismos, los mecanismos epigenómicos existentes, etc., y así entender e incluso prever los posibles cambios en el genoma.
Exposómica
La exposómica empieza a gestarse en el año 2005 cuando Wild define al exposoma como “la totalidad de la exposición que experimentan las personas desde la concepción hasta la muerte y su impacto en las enfermedades crónicas”.
Dentro de esos factores de exposición encontramos el estrés, los disruptores endocrinos o tóxicos ambientales, la alimentación, el sedentarismo…
Como podemos observar, esta disciplina está íntimamente ligada a la epigenómica, ya que el exposoma provoca cambios inevitables en el epigenoma.
Un ejemplo de la utilidad de esta rama del conocimiento sería entender por qué algunas personas desarrollarán una enfermedad mientras que otras, con la misma o mayor exposición, no lo harán, como puede ocurrir en el caso de los fumadores y el cáncer de pulmón.
Esta ciencia ómica podría tener un impacto muy relevante en la manera de entender la relación que tenemos con el medio ambiente.
Fenómica
La fenómica es la ciencia que se encarga de estudiar los fenotipos (rasgos, morfología…) expresados por una célula y que serán el resultado de la interacción del genotipo y el ambiente.
Actualmente es una rama de mucho interés en las áreas de cultivos y plantas, así como en ganadería, donde la búsqueda de un modelo de producción sostenible en la industria de ganado vacuno y lechero, entre otros, hace que el interés por la fenómica esté en auge.
Genómica
El campo con más historia dentro de las ciencias ómicas. Está centrado en el estudio del genoma, la replicación y reparación del ADN, así como la medición del daño en el mismo.
Farmacogenómica
Se encarga de estudiar la influencia que tienen los genes en la respuesta a determinados fármacos.
Nutrigenómica
En el caso de la nutrigenómica, hablamos de la ciencia que estudia cómo los factores ambientales relacionados con la nutrición pueden influir en cómo se expresa el genoma.
Aquí también podemos observar una relación directa con la epigenómica, ya que ambas ramas tienen implicación en la manera en la que el genoma se expresa a partir de las características del estilo de vida de la persona.
- Un ejemplo lo tenemos en la vitamina D3, cuyo metabolito 25-hidroxivitamina D, afecta directamente al epigenoma y al transcriptoma.
Interactómica
La interactómica se encarga del estudio de las interacciones moleculares en un sistema biológico.
Proteómica
Es la ciencia encargada del estudio a gran escala de las proteínas, incluyendo sus procesos de producción o modificación.
Es una de las ciencias ómicas con más impacto en la actualidad, sobre todo en todo lo relacionado con la oncología, ya que pueda ayudar a entender los factores microambientales que promueven o inhiben el crecimiento tumoral, por ejemplo.
Metabolómica
Los metabolitos son todas las sustancias producidas durante el metabolismo de alimentos, medicamentos o sustancias químicas y que están presentes en las células y los tejidos. Ejemplo de estos metabolitos pueden ser las vitaminas, minerales, oxígeno…
No obstante, y más importante aún si cabe, es la existencia de los metabolitos secundarios o especializados, que representan una amplia gama de pequeñas moléculas producidas por muchos organismos, incluidos los microorganismos.
- Un ejemplo de ello serían los ácidos grasos de cadena corta, como el butirato, fabricado por las bacterias de la microbiota intestinal y que tantos beneficios aporta al ser humano.
Por todo ello, la metabolómica es, sin lugar a dudas, una de las nuevas ramas de la ciencia llamadas a cambiar la manera de diagnosticar y tratar patologías a través de todo el conocimiento adquirido gracias a los metabolitos.
Lipidómica
La lipidómica se encarga de estudiar en profundidad las especies de lípidos individuales. Las moléculas lipídicas o grandes conjuntos de las mismas se conocen como lipidoma.
- Un ejemplo de la utilidad de esta disciplina se vincula a la resistencia a la insulina y la diabetes, donde los investigadores se afanan en encontrar patrones de concentraciones de lípidos y otras lipoproteínas que puedan indicar una predisposición a padecer estas problemáticas.
Metagenómica
Cuando hablamos de metagenómica, lo hacemos del análisis de los genomas combinados de organismos que coexisten en una comunidad.
Los datos metagenómicos consisten en una mezcla de ADN de diferentes organismos y pueden comprender organismos virales, bacterianos o eucariotas.
Sin duda, una rama que permite aumentar esa visión holística del ser humano y su entorno, siendo la más ligada al estudio del microbioma humano, junto a la microbiómica (que veremos a continuación).
Esta rama estaría íntimamente ligada al concepto de hologenoma y la teoría de la evolución hologenómica, que desgrano en otro interesante artículo.
Microbiómica
La microbiómica se centra en conocer en profundidad todo lo relacionado con el microbioma.
Esta disciplina está íntimamente relacionada con otras de las ya detalladas, ya que la microbiota influye, por ejemplo, en los cambios en el epigenoma o genera metabolitos a partir de la metabolización de los denominados MACs (Carbohidratos Accesibles a la Microbiota).
Secretómica
Esta área se centra en el papel de las proteínas secretoras, buscando ahondar en su identificación y caracterización.
De hecho, recientemente se ha demostrado que las proteínas secretoras juegan un papel importante en la intercomunicación celular.
Transcriptómica
La última de las ciencias ómicas presentadas se centra en el estudio de la expresión de los ARN mensajeros, los microARNs y otros ARN no codificantes.
Es una rama compleja, ya que aúna aspectos de disciplinas como la neurociencia, la biología computacional y la biología de sistemas.
Tiene un gran potencial ya que puede permitir un conocimiento mucho más profundo de la composición celular del cerebro y el sistema nervioso central.
Las ciencias ómicas: tecnologías y áreas incipientes con un gran futuro
Sin duda, estamos en una era de grandes avances en el conocimiento de nuestro propio organismo, lo que augura cambios muy beneficiosos en todo el espectro del abordaje de la salud.
No obstante, hay áreas que a día de hoy ya gozan de cierto peso, mientras que otras de estas denominadas ciencias ómicas apenas “han empezado a andar”.
Sea como fuere, es muy esperanzador pensar en todo ese conocimiento que está por llegar y, sobre todo, en la idea de hacerlo visible y aprovechable para el abordaje clínico de cualquier individuo.
Resumen de las principales ideas del artículo sobre ciencias ómicas
¿Qué son las ciencias ómicas?
Son ciencias nacidas al amparo de la tecnología y la capacidad de estudiar a nivel molecular distintos aspectos del individuo, como los genes, los lípidos o las proteínas, buscando un conocimiento integral del área a la que se vinculan. Como ejemplos podemos citar la metagenómica, la lipidómica o la metabolómica.
¿Cuáles son las principales ciencias ómicas?
Son múltiples las ciencias ómicas presentes en la actualidad, entre las que destaca la pionera; la genómica, y otras como la lipidómica, la proteómica, la transcriptómica, la metabolómica, la metagenómica o la epigenómica. Existen ramas menos conocidas como la citómica, la exposómica, la fenómica, la farmacogenómica o la microbiómica, por ejemplo.
¿Cómo surgen las ciencias ómicas?
Las ciencias ómicas han surgido al amparo de los avances tecnológicos de los últimos años en el ámbito de la biología molecular, los cuales están permitiendo estudiar moléculas presentes a nivel celular o de tejidos tanto de manera aislada como vinculada a los distintos tipos de relaciones e interacciones entre los protagonistas.
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