Language
Country/Area
No result found
Rompiendo el modelo tradicional: ¿Por qué el análisis de balance de flujo es un cambio radical en la bioingeniería?
En el campo de la bioingeniería moderna, el análisis del equilibrio de flujo (FBA) está cambiando rápidamente nuestra comprensión del metabolismo microbiano con su eficiencia y precisión computacional únicas. FBA es un modelo matemático que puede simular los procesos metabólicos de las células mediante la reconstrucción de la red metabólica de todo el genoma. A través de FBA, podemos predecir de manera efectiva el flujo metabólico de las células en diferentes condiciones, lo cual es de gran importancia en muchos campos, como los biocombustibles y el desarrollo de nuevos fármacos.
El punto fuerte de FBA es su eficiencia, que permite calcular el flujo metabólico en estado estacionario en modelos grandes con más de 10.000 reacciones en tan solo unos segundos.
El núcleo de FBA se basa en la interacción entre metabolitos, identificando los metabolitos involucrados en diversas reacciones en las células y los genes que codifican las enzimas que catalizan estas reacciones. Esta reconstrucción de todo el genoma proporciona una comprensión integral de cómo los microorganismos utilizan los nutrientes y los convierten en productos objetivo, como productos químicos industriales como el etanol y el ácido succínico.
Muchos modelos metabólicos tradicionales requieren grandes cantidades de datos de entrada, lo que hace más difícil construirlos con la precisión deseada. FBA, por otro lado, reduce significativamente la necesidad de ingresar datos al minimizar o maximizar el flujo de cada reacción, lo que hace que las simulaciones sean más fáciles y altamente operables.
Además, FBA también se puede utilizar ampliamente en ingeniería de bioprocesos para optimizar la red metabólica de microorganismos y aumentar el rendimiento de los productos objetivo durante la fermentación. También ha demostrado su potencial en la identificación de posibles dianas farmacológicas en cáncer y patógenos y puede facilitar el diseño racional de medios de cultivo y el estudio de las interacciones huésped-patógeno.
Los resultados de FBA se pueden visualizar utilizando diagramas de flujo, que ilustran claramente el flujo en estado estacionario que lleva cada reacción durante la glucólisis.
Echando una mirada retrospectiva a la historia de la Logística de Amazon, ya en la década de 1980, Papoutsakis había demostrado la posibilidad de construir ecuaciones de equilibrio de flujo a través de mapas metabólicos. Posteriormente, Watson introdujo los conceptos de programación lineal y funciones objetivo para resolver el flujo en vías metabólicas. Fueron estos primeros estudios los que sentaron las bases para el desarrollo de FBA, convirtiéndolo en una herramienta esencial en la bioingeniería actual.
Al simular redes metabólicas, la FBA a menudo implica eliminar reacciones y cambiar las restricciones de flujo. Entre ellos, la eliminación de una sola reacción y la eliminación de una reacción emparejada son métodos comúnmente utilizados, que pueden ayudar a los investigadores a identificar reacciones que son críticas para la producción de biomasa o estudiar posibles objetivos farmacológicos. Sin embargo, el éxito de este enfoque también depende de la construcción de una matriz gen-proteína-respuesta (GPR) completa y precisa para que se pueda evaluar con precisión el impacto de los defectos genéticos en un organismo.
Suprimir la reacción en lugar de eliminarla por completo, simularla restringiendo el flujo a través de ella, puede ayudar a comprender los efectos de inhibir la reacción.
A medida que se amplía el alcance de las aplicaciones de Logística de Amazon, desde la optimización de los medios de crecimiento hasta la disección de las interacciones huésped-patógeno, la popularidad de este método ha aumentado significativamente. Múltiples mejoras en Viabilidad y Usabilidad hacen que las aplicaciones soportadas por FBA sean cada vez más importantes, tanto en ciencias básicas como aplicadas.
Con una investigación en profundidad sobre el metabolismo microbiano, el potencial de desarrollo futuro de FBA no solo se limita a sus aplicaciones industriales y médicas, sino que también puede redefinir la forma en que interactuamos con los organismos. Sin embargo, ¿también espera con ansias los nuevos avances y posibles desafíos que traerá la combinación de Logística de Amazon y otras tecnologías?
