La proteomica aiuta a identificare proteine presenti nei fluidi corporei e nei tessuti utili ad indicare specifiche funzioni fisiologiche o la presenza, lo stadio o la progressione di una malattia.

La proteomica può essere utilizzata per osservare come un paziente risponde a una determinata terapia, consentendo di ottimizzare il trattamento e migliorarne l’efficacia.
Analizzando il proteoma di cellule o tessuti malati, si possono ottenere informazioni sui meccanismi molecolari coinvolti nel processo patologico, aprendo la strada all’identificazione di nuovi biomarcatori diagnostici e bersagli terapeutici.

La metabolomica può identificare biomarcatori, può aiutare a comprendere i meccanismi alla base delle malattie e prevedere la risposta ai farmaci.

Attraverso l’analisi dei profili metabolici, questa tecnica può favorire la diagnosi precoce e supportare strategie terapeutiche personalizzate.
L’integrazione dei dati metabolomici con quelli di altre tecniche omiche come la trascrittomica e la proteomica, fornisce informazioni molto potenti sullo stato fisiologico generale di un individuo e sul rischio di malattia.

È una delle discipline omiche più importanti della M4P in quanto l’organismo umano è fatto di cellule, ovvero di comparti microscopici delimitati da membrane lipidiche che dettano la struttura e gli scambi che queste hanno con le altre cellule e con l’ambiente (il tessuto e l’organismo che le ospita).

Questa disciplina omica può identificare biomarcatori, può aiutare a comprendere i funzioni fisiologiche e meccanismi di malattia, e prevedere la risposta ai farmaci.

Attraverso l’analisi dei profili lipidici di fluidi biologici e tessuti, la lipidomica può essere usata per indagini predittive del rischio di malattia e per favorire la diagnosi precoce di stati morbosi, nonchè per supportare strategie terapeutiche personalizzate e di precisione.
Squilibri lipidici (dislipidemie) possono derivare da difetti genetici (forme primarie o familiari) o da malattie metaboliche come diabete e obesità, da malattie cardiovascolari, infiammatorie e cancro (forme secondarie). Altre forme possono derivare da interventi terapeutici e stili di vita errati.

L’esposomica è una disciplina che si avvale dell’integrazione di big data provenienti da più tecniche e misure omiche per identificare l’impatto sulla salute umana di variabili ambientali quali inquinanti e variazioni climatiche, farmaci, dieta e stile di vita.

L’esposomica permette di effettuare un’analisi integrata dei fattori che concorrono a determinare il rischio di malattie croniche come tumori, patologie cardiovascolari e neurodegenerative. L’esposomica inoltre consente di individuare biomarcatori precoci di esposizione e suscettibilità individuale, facilitando interventi preventivi mirati.

Lo sviluppo di protocolli diagnostici specifici per le scienze omiche rappresenta un passaggio cruciale della medicina 4P. Questi protocolli devono essere in grado di selezionare, misurare in modo preciso e interpretare biomarcatori omici, tenendo conto di variabili tecniche, biologiche ed ambientali.
Si basano su studi di popolazioni in cui un numero sufficientemente ampio e rappresentativo di individui permette di associare i big dati omici a specifiche situazioni di rischio o di diagnosi di malattia, in modo che l’indagine possa essere trasferita alla pratica clinica per indagini di predizione del rischio o di diagnosi precoce di malattia nel singolo individuo.

Procedure e tecniche omiche affidabili sono alla base della medicina personalizzata per una stratificazione del rischio efficace e sicura, e per sviluppare nuove strategie di prevenzione e monitoraggio clinico e terapeutico dei pazienti.
Il loro trasferimento dalla ricerca alla pratica clinica, ne permetterà un’ampia diffusione nei sistemi sanitari per migliorare l’interazione tra biologi, medici, bioinformatici e altri professionisti coinvolti nell’approccio multidisciplinare alla salute.

La proteomica permette di identificare proteine specifiche o gruppi di esse (biomarcatori) la cui espressione e/o interazione molecolare e funzionale si associa all’impatto fisiopatologico ed agli effetti sulla salute della dieta, di un alimento o di suo componenti di rilevanza nutrizionale, salutistica o tossicologica.

Questi biomarcatori possono essere utilizzati per monitorare lo stato di salute di un individuo, identificare potenziali problemi o valutare l’efficacia di prodotti nutraceutici e integratori.

La proteomica funzionale permette di studiare come i nutrienti presenti negli alimenti interagiscono con le proteine nel corpo umano, influenzando la loro attività e funzioni sia individuali sia sistemiche (reti di interazioni proteiche).

La metabolomica può essere utilizzata per analizzare la composizione degli alimenti, identificare composti bioattivi e valutare la qualità e la sicurezza dei prodotti alimentari. Gioca un ruolo importante nella comprensione dell’impatto della dieta sul metabolismo e sulla salute, aprendo la strada allo sviluppo di alimenti funzionali e raccomandazioni nutrizionali personalizzate e di precisione (nutrizione 4P).

Insieme alla proteomica, la metabolomica applicata alla nutrizione è uno degli strumenti più potenti della nutrigenomica e della sua traslazione nella valutazione degli effetti che la dieta o i nutrienti producono a livello fenotipico e sulla salute umana.

La lipidomica trova molteplici applicazioni in ambito alimentare e nutrizionale. Può essere ad esempio applicata alla valutazione dello stato nutrizionale, identificando eventuali carenze o eccessi di lipidi e fornendo informazioni preziose sullo stato di salute dell’individuo.

La nutrilipidomica combina la lipidomica con la nutrizione, studiando come i lipidi introdotti con la dieta influenzano il metabolismo e la composizione delle membrane cellulari. Grazie all’analisi lipidomica, è possibile creare piani alimentari personalizzati che tengano conto delle specifiche esigenze lipidiche dell’individuo, ottimizzando l’assunzione di specifiche classi di lipidi e lipidi bioattivi per migliorare la salute e il benessere.

Esempi di questo ambito sono studi di assunzione dietetica, metabolismo e ruolo fisiopatologico di vitamine liposolubili, acidi grassi di varia natura liberi ed esterificati a lipidi complessi (come le forme poli-insature essenziali omega-6 e omega-3), di colesterolo e suoi derivati metabolici di origine animale e vegetale, e di molti altre specie lipidiche.

La conoscenza dell’esposoma può guidare la selezione di alimenti funzionali e nutraceutici specifici per contrastare gli effetti negativi di determinate esposizioni ambientali, ad esempio, usando antiossidanti per ridurre lo stress ossidativo indotto da inquinanti atmosferici.
Altri esempi e campi d’applicazione riguardano lo studio d’interazione tra farmaci e alimenti e indagini sulle variazioni del microbioma, in particolare quello intestinale, in conseguenza di eventi ambientali associati alla dieta e gli stili di vita, a patologie associate all’alimentazione e alle terapie.

L’esposoma può contribuire a identificare i fattori che influenzano l’insorgenza e la progressione di malattie croniche come obesità, diabete e malattie cardiovascolari, consentendo di sviluppare interventi alimentari mirati per la prevenzione e la gestione di queste patologie.

La proteomica può essere utilizzata per studiare l’impatto dei fattori ambientali, come gli inquinanti, sugli organismi, contribuendo alla valutazione della tossicità e dello stato di salute degli ecosistemi.

La metabolomica può essere impiegata per monitorare la qualità dell’ambiente, rilevando alterazioni nei metaboliti di organismi indicatori (bioindicatori) che vivono in specifici ambienti. Ad esempio, si possono analizzare i profili metabolici di alghe o molluschi per valutare la salute di un ecosistema acquatico.

La metabolomica può essere utilizzata per studiare come gli organismi rispondono a cambiamenti climatici come l’aumento della temperatura o la variazione delle precipitazioni. Questo può aiutare a prevedere come gli ecosistemi e le specie si adatteranno o saranno influenzati da questi cambiamenti. La metabolomica può essere impiegata per valutare l’impatto di inquinanti atmosferici, idrici o del suolo sugli organismi e sugli ecosistemi.

La lipidomica può essere utilizzata per studiare gli effetti di sostanze inquinanti, come metalli pesanti, pesticidi e idrocarburi, sulla composizione lipidica delle membrane cellulari di organismi acquatici e terrestri.

La composizione lipidica di organismi marini, come microalghe e batteri, può essere utilizzata come indicatore di biodiversità e di salute dell’ecosistema. Variazioni nella composizione lipidica possono riflettere cambiamenti nelle condizioni ambientali, come la temperatura, la disponibilità di nutrienti o la presenza di inquinanti.

La lipidomica può aiutare a identificare i meccanismi di adattamento e di risposta allo stress ambientale in diverse specie. La lipidomica può essere applicata nello studio della biodegradazione di composti organici, come gli idrocarburi, da parte di microrganismi.

Oggi l’esposomica, ossia lo studio dell’esposoma, è diventato oggetto di crescente interesse scientifico, in quanto consente di valutare e/o monitorare l’impatto delle esposizioni sulla salute e sull’ambiente.

L’esposomica può aiutare a identificare e quantificare l’esposizione a specifici inquinanti ambientali e a studiarne l’impatto sulla salute umana. L’esposomica può essere utilizzata per valutare l’efficacia delle politiche ambientali volte a ridurre l’inquinamento e a mitigare i cambiamenti climatici, monitorando i cambiamenti nelle esposizioni ambientali e i loro effetti sulla salute.