Establishing carbonyl-containing biomarkers of clinical relevance through metabolomics

Abstract

Els biomarcadors són un conjunt de signes mèdics objectius que són molt rellevants en l'àmbit clínic. La metabolòmica és la tècnica d'elecció per a establir biomarcadors. Centrar-se en una família específica de compostos facilitaria establir i interpretar els biomarcadors obtinguts mitjançant la metabolòmica. Entre aquestes famílies, les molècules que contenen grups carbonílics tenen una rellevància especial degut al seu gran impacte en la salut i la malaltia. L'objectiu d'aquesta tesi és establir biomarcadors que contenen grups carbonílics amb una rellevància especial en escenaris clínics a partir de noves estratègies analítiques basades en la tècnica LC-MS/MS. Per assolir aquest objectiu, primer es va demostrar la utilitat de la derivatització química tant per a la determinació dirigida com per a la determinació no dirigida de molècules que contenen grups carbonílics mitjançant la técnica LC-MS/MS. En segon lloc, es van aplicar els mètodes desenvolupats per obtenir nous biomarcadors mecanístics per a la porfíria aguda intermitent, nous biomarcadors pronòstics de gravetat i resposta a tècniques de ventilació assistida per a COVID-19 i una signatura de nous biomarcadors diagnòstics per al càncer de pàncrees.

Biomarkers are a set of objective medical signs that are highly relevant in the clinical field. Metabolomics is the technique of choice for biomarkers establishment. Focusing metabolomics efforts to a specific family of compounds would facilitate biomarkers establishment and interpretation. Among these families, carbonyl-containing molecules have a remarkable relevance due to their great impact on health and disease. The aim of this thesis is to establish carbonyl-containing biomarkers relevant in clinical scenarios by new analytical approaches based on LC-MS/MS. To reach this goal, first the usefulness of chemical derivatization for both the targeted and the untargeted determination of carbonyl-containing molecules by liquid-tandem chromatography-tandem mass spectrometry was demonstrated. Second, the developed methods were applied to obtain new mechanistic biomarkers for acute intermittent porphyria, new prognostic biomarkers of severity and response to assisted ventilation techniques for COVID-19, and a signature of new diagnostic biomarkers for pancreatic cancer.