Nutrigenómica: análisis experimental, integrativo y desarrollo de una plataforma de minería de datos

La Nutrigenomica, ciencia que estudia el potencial de los alimentos y sus compuestos bioactivos para alterar la expresion de los genes, podria explicar la capacidad de la dieta para modular nuestra salud. Plataformas especializadas como Gene Expression Omnibus (GEO) reunen multitud de datos de expresion genica generados por tecnologias omicas, y contienen resultados de experimentos que analizan los cambios de expresion genica en celulas humanas tras su tratamiento con distintos alimentos y compuestos bioactivos. El analisis integrativo de estos datos ofrece la posibilidad de profundizar en el conocimiento de las bases moleculares que gobiernan el binomio dieta-salud. Esta tesis trata de contribuir al estudio del potencial nutrigenomico de los alimentos y sus compuestos bioactivos. Inicialmente, se ha demostrado como el consumo de una dieta suplementada en hidroxitirosol, principal fitoquimico fenolico bioactivo del aceite de oliva virgen, es capaz de regular la expresion de cuatro micro ARN’s in vivo en el higado de raton, con potenciales implicaciones biologicas. Tras ello, se han recopilado y analizado datos resultantes de experimentos de nutrigenomica, disponibles en GEO, para construir una base de datos de expresion diferencial de genes. El analisis integrativo de esta base de datos ha permitido identificar una firma molecular de 18 genes con potenciales propiedades anticancerigenas. Finalmente, se ha completado la base de datos inicial con nuevos datos y definido las firmas moleculares de los experimentos incluidos, para desarrollar una plataforma de mineria de datos en nutrigenomica. La plataforma se presenta en forma de una aplicacion web, accesible publicamente (www.nutrigenomedb.org). Mediante el uso de tablas y graficos interactivos, esta plataforma permite explorar el nivel de expresion diferencial de genes a nivel celular en respuesta al tratamiento con alimentos y sus compuestos bioactivos. Mediante un algoritmo de comparacion de patrones de expresion, las firmas moleculares externas pueden compararse con las incluidas en la base de datos de nutrigenomica, lo que permite identificar mecanismos moleculares en comun que explicarian los efectos beneficiosos de determinados alimentos. A traves de un caso de uso, se demuestra como la aplicacion desarrollada permite conectar una firma molecular provocada por el Amlodipino, un farmaco usado para el tratamiento de la hipertension, con una firma molecular obtenida tras un tratamiento con un extracto de romero. Ademas el analisis funcional de los genes implicados en esta conexion identifica la represion de genes involucrados en actividades de transporte transmembrana de iones como el principal mecanismo molecular responsable de la conexion identificada.