Riassunto analitico
Lo studio di alterazioni o funzioni di un organismo può essere condotto scegliendo fra tre comuni livelli di espressione del fenotipo ossia il genoma, il proteoma e il metaboloma, oggetto, rispettivamente, della genomica, proteomica e metabolomica. Fino alla fine del XX secolo sono stati condotti diversi studi che hanno permesso di sequenziare per intero il genoma di un organismo vivente. Tuttavia, questo non è predittivo dello stato di salute e di malattia, in quanto i geni subiscono costantemente mutazioni spontanee e/o indotte dall'esposizione ad agenti eziologici. Gli studi di genomica, sulla base dell'universalità del codice genetico, forniscono, anche, le successioni degli amminoacidi codificati da tutti i geni. È, quindi, possibile determinare le sequenze di tutte le proteine di un determinato organismo. Neanche ciò è sufficiente a descrivere il comportamento di un organismo in presenza di alterazioni, dipendendo questo da una serie di aspetti difficilmente decifrabili dal messaggio genico e riguardanti essenzialmente la qualità e la dinamica dei processi di maturazione successivi a quelli di trascrizione e di traduzione. Per ovviare ai limiti legati alla genomica e alla proteomica, si è ricorso alla metabolomica. Recenti ricerche hanno, infatti, mostrato come cambiamenti nel metaboloma siano la risposta definitiva di un organismo ad alterazioni genetiche, malattie o influenze ambientali. Per distinguere fenotipi tipici di uno stato di salute da quelli tipici di uno stato di malattia, risulta necessario un approccio untargeted della metabolomica con cui è possibile individuare tutti i metaboliti presenti in un campione biologico. Sebbene questo metodo presenti diversi vantaggi nella determinazione del fenotipo di interesse, mostra diversi problemi legati alla strumentazione, al grande quantitativo di dati da gestire e all'esiguo numero di metaboliti classificati in database. I primi due problemi sono stati risolti grazie allo sviluppo del software XCMS online, una versione web completamente gratuita, intuitiva e facile da usare.
L’oggetto della mia tesi sperimentale è quello di sviluppare un metodo di metabolomica untargeted che consenta di capire quali sono gli effetti metabolici che la nicotina, somministrata in acuto, ha nel nucleus accumbens. L’analisi dei dati ricavati evidenzia l’alterazione di centinaia di metaboliti. Molti di questi non possono essere identificati a causa delle carenti conoscenze sul metaboloma. Tra i metaboliti che significativamente subiscono una variazione nelle loro concentrazioni sono stati individuati la L-carnitina e un suo acil-derivato.
Attualmente sono in corso studi per valutare come questi metaboliti possano essere coinvolti negli effetti biologici della nicotina. I risultati ottenuti nella tesi di laurea sperimentale confermano le potenzialità della metabolomica untargeted non solo come strumento per rilevare biomarker identificativi di particolari fenotipi, ma anche come uno strumento importante per una maggiore comprensione del meccanismo d’azione di xenobiotici.
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