Els investigadors han desenvolupat una eina per a l’aplicació completa de la metabolòmica basada en la ressonància magnètica nuclear no dirigida (RMN) per al descobriment de biomarcadors en diferents mostres biològiques com l’orina, extractes de sang o cèl·lules.
La metabolòmica de RMN no adreçada comprèn la investigació de compostos de baix pes molecular, anomenats metabòlits, que estan desregulats en condicions específiques com una malaltia. L’ús d’un enfocament no dirigit no requereix coneixements previs sobre una via metabòlica específica, però proporciona informació valuosa sobre les empremtes dactilars que revelen aquestes condicions específiques.
La metabolòmica no dirigida té un contingut computacional important, AlpsNMR cobreix el flux de treball complet de les dades de RMN des del preprocessament de senyals fins a l’aprenentatge automàtic per al descobriment de biomarcadors. El programari està disponible per a la comunitat metabolòmica.
Santi Marco, líder de grup de l’IBEC i professor de la UB
L’eina desenvolupada, anomenada AlpsNMR (Sistema de processament espectral automatitzat per RMN), és un paquet R que s’aplica un flux de treball concís de manera automatitzada, en què els usuaris no necessiten extens coneixement sobre el procediment. Aquesta canonada comprèn tots els passos del flux de treball de la metabolòmica, des dels espectres 1D fins a la identificació dels biomarcadors putatius que prediuen una condició. La canalització comença amb el pas de càrrega que importa el directori que conté múltiples espectres de RMN 1H. El paquet també inclou algoritmes per a la detecció de mostres atípiques i, si s’escau, pot informar i eliminar-les. El paquet és capaç de detectar, alinear i normalitzar els pics de RMN mitjançant diversos algoritmes (creatinina urinària, normalització del quocient probabilístic, àrea total), particularment útil en mostres biològiques d’orina. L’eina crea gràfics interactius en format HTML que es poden editar, ampliar o convertir a una figura PNG. Després de la integració de pics, el marc de dades adquirit està a punt per a l’anàlisi estadístic. El procés de selecció de pics (o característiques) es porta a terme d’acord amb un sofisticat aprenentatge automàtic desenvolupat especialment per a aquesta eina del paquet. Aquesta anàlisi estadística implica l’aplicació de models de mínims quadrats parcials mitjançant Bootstrap. Finalment, la identificació de característiques rellevants utilitzades a l’origen de la mostra biològica (LCD/sèrum, orina i cèl·lules) generant candidats a metabòlits classificats obtinguts d’acord amb la Base de Dades de metabolomes Humans.
El paquet i el tutorial d’AlpsNMR R estan disponibles gratuïtament per descarregar des de Bioconductor i github.
Investigadors contribuents inclouen científics de la investigació de Nestlé, Lausana, Suïssa.
Flux de treball pas a pas per a l’anàlisi metabolòmica basat en RMN no dirigit utilitzant AlpsNMR: una eina R per al sistema de processament espectral automatitzat per metabolòmica basada en RMN no dirigida.
Article de referència: Francisco Madrid-Gambin, Sergio Oller-Moreno, Luis Fernandez, Simona Bartova, Maria P. Giner, Cristopher Joyce, Francesco Ferraro, Ivan Montoliu, Sofia Moco and Santiago Marco. AlpsNMR: an R package for signal processing of fully untargeted NMR-based metabolomics. Bioinformatics, vol. 36, no. 9 , 2943-2945., 2020.
Identificador d’objecte digital de software: 10.18129/B9.bioc.AlpsNMR
