La plataforma de servicios GENYAL del Instituto IMDEA Alimentación desarrolla su labor como laboratorio de servicios científicos desde hace más de 10 años y está constituida formalmente como tal dentro de la CM desde 2018. La línea científica en la que se enmarca es la Nutrición de Precisión, que coincide con la línea principal de investigación del centro IMDEA Alimentación. En este sentido, GENYAL tiene la potencialidad de ser parte de los Servicios Científicos Generales de IMDEA Alimentación a la vez que funciona (como ha sido hasta el momento) como un laboratorio de servicios externos, capaz de atraer capacidades analíticas en Nutrición de Precisión a distintas instituciones y empresas y, en definitiva, a la sociedad.
La plataforma GENYAL se organiza en cuatro líneas de trabajo diferenciadas, pero bien integradas. Las líneas son:
- Laboratorio de estudios nutricionales;
- Laboratorio de análisis genéticos y genómicos;
- Laboratorio de técnicas analíticas e inmunometabólicas;
- Laboratorio de análisis de datos.
De forma resumida los distintos laboratorios están dotados del siguiente equipamiento y abordan las siguientes técnicas:
A Laboratorio de estudios nutricionales
Se trata de un laboratorio de interacción con personas (“voluntarios”) que acuden al Centro para participar en estudios de Nutrición de Precisión. El diseño experimental consiste en la aplicación de un alimento específico o un tipo de alimentación para estudiar su efecto saludable, metabólico, inmunológico, genético, etc. Los voluntarios que participan en estos análisis aportan información por medios analógicos o digitales, que se completan con estudios antropométricos, genéticos, microbiológicos, metabólicos, etc.
Equipamiento principal:
Sistema DXA Horizon 1, que incluye un conjunto de detectores digitales de alta resolución, así como un generador de rayos X de alta frecuencia equivalente a los equipos TAC. Permite capturar imágenes con gran detalle, incluso en pacientes grandes u obesos. Todos los miembros de IMDEA Alimentación que constan como operadores cuentan con acreditación para el manejo de equipos radiológicos. Se adjunta documentación referida a su situación como instalación radiológica sometida a control externo.
Elastógrafo FibroScan 2 de Echosens, que utiliza tecnología de ultrasonidos para medir la rigidez hepática. Se trata de una exploración no invasiva, rápida, fácil y fiable, que ofrece un valor cuantitativo proporcional al grado de fibrosis hepática.
Ergoespirómetro con electrocardiograma 3 que permite analizar el intercambio de gases y realizar electrocardiogramas en reposo, junto con un tapiz rodante que permite realizar estas mediciones en situación de esfuerzo. El sistema también monitoriza la presión arterial. En conjunto, esta plataforma permite evaluar la función cardiopulmonar en reposo y en esfuerzo.
B Laboratorio de análisis genéticos y genómicos
Se trata de un laboratorio avanzado con capacidad de desarrollar distintas categorías de análisis genéticos: material genético hereditario (genotipado de ADN), expresión génica de ARN (PCR a tiempo real y digital) y regulación del genoma (epigenética). Se ha incorporado el estudio de ADN de muestras complejas multi-organismo (metagenómicas) como primer abordaje de las tecnologías de Genómica de Alto Rendimiento (NGS; Next Generation Sequencing) que se esperan implementar a lo largo del año 2024.
El diseño experimental típico de dichos estudios consiste en la obtención del material genético adecuado para cada experimento y en el uso de reactivos específicos que permiten desarrollar ensayos cualitativos o cuantitativos sobre series genes en estudio o bien conjuntos universales de genes para profundizar en los mecanismos responsables de las distintas patologías.
La actividad de análisis genéticos está reconocida por la Comunidad de Madrid como C.3 Servicio Sanitario Integrado en organización no sanitaria con Unidades U.72 Obtención de muestras, U.78 Genética y U.900 Otras unidades asistenciales (Nutrición y Dietética)
Equipamiento principal:
Extractor de ácidos nucleicos Maxwell® RSC 48 Instrument 4 de Promega, capaz de purificar diferentes ácidos nucleicos, tales como ADN genómico, ADN plasmídico, ARN o ácidos nucleicos totales de alta calidad, a partir de diferentes tipos de muestras. Permite partir de distintos biofluidos (sangre, saliva, plasma, orina) o matrices (células, tejidos, FFPE, hisopos), muestras ambientales (heces, suelos, aguas) y microorganismos o virus.
Equipo de PCR a tiempo real, QuantStudio™ 12K Flex Real-Time PCR System 5, que permite la cuantificación absoluta y relativa de ácidos nucleicos, la discriminación alélica de variantes genéticas de nucleótido único (SNPs), la detección de secuencias de ácidos nucleicos de interés (ensayos plus/minus) y la generación de curvas de disociación.
El equipo integra un módulo para reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que permite amplificar y cuantificar en tiempo real secuencias específicas de ácidos nucleicos y analizar un elevado número de muestras. Incorpora programas específicos de configuración de ensayos y de análisis de datos. Permite trabajar con formatos de placas de 384 pocillos, placas de 96 pocillos, tarjetas TaqMan® Array (TLDA) y chips OpenArray®.
Equipo de PCR digital QuantStudio™ AbsoluteQ™ de Applied Biosystems™ 6 es un sistema que permite la cuantificación de dianas con una alta precisión y sensibilidad. Está basado en placas de matriz microfluídica (MAP) que permite llevar a cabo reacciones de PCR digital en volúmenes de nanolitros (20.480 microcámaras moldeadas por microinyección y definidas físicamente). Incorpora un software de análisis integrado que coordina la partición de la muestra, la amplificación y la obtención de resultados. Permite realizar análisis de variación del número de copias (CNV) en muestras de ADN, detección de ADN tumoral circulante en biopsias líquidas, análisis de mutaciones, análisis de expresión génica, cuantificación absoluta de títulos virales y en general cualquier determinación basada en PCR.
El sistema iScan de Illumina 7 es un escáner que permite obtener imágenes rápidas, sensibles y precisas de los productos Infinium BeadArray™. Permite el análisis de millones de lecturas de un solo nucleótido mediante el uso de láseres, ópticas y un sistema de detección avanzado. Permite el desarrollo de estudios de Genotipado de Alta Productividad (Genome-wide), de variaciones en el número de copias (CNVs) y de Epigenética (Metilación de Citosinas a lo largo de todo el genoma).
C Laboratorio de técnicas analíticas e inmunometabólicas
Además del laboratorio de análisis genéticos, GENYAL se ha estado dotando de una batería de herramientas analíticas adicionales, que complementan y amplían los estudios genéticos esenciales del Instituto. Algunas de las tecnologías están en fase de implementación que se espera completar en los próximos meses. Las principales técnicas analíticas desarrolladas y ya implementadas en GENYAL son las siguientes:
El sistema MAGPIX de Millipore junto con el autoanalizador Access-2 8 de Beckman, que son plataformas de inmunoensayos versátiles capaces de realizar análisis cualitativos y cuantitativos en multiplex (hasta 50/100 pruebas en un solo pocillo). Tienen aplicaciones basadas en paneles aplicables para cáncer, enfermedades cardiovasculares, inmunología, metabolismo o endocrinología, con la posibilidad de aplicar también paneles específicos personalizados.
Los equipos Seahorse XFe96 y Seahorse XF HS de Agilent 9 que miden los cambios en el metabolismo celular en tiempo real. Cuantifican la velocidad de consumo de oxígeno (OCR) y la de acidificación extracelular (ECAR) de células vivas, permitiendo evaluar la respiración mitocondrial y glicólisis, así como de la producción de ATP. Estas medidas proporcionan una visión de la función metabólica celular, pudiéndose utilizar para evaluar los cambios metabólicos derivados de los distintos tratamientos o de distintas situaciones fisiológicas o patológicas.
El autoanalizador químico AU480 ISE 10a es un analizador químico clínico básico utilizado para determinar y cuantificar un gran número de marcadores y metabolitos sanguíneos y urinarios. Permite analizar más de 120 tipos de compuestos y posee un rendimiento de hasta 800 pruebas fotométricas por hora. Se combina con el autoanalizador DxH520 11 que es un sistema de autoanálisis hematológico.
El equipo de Espectrometría de Masas TSQ Fortis Plus MS 11 de Thermo Fisher, utilizado para estudios de identificación molecular, lipidómica y metabolómica. Su tecnología permite la identificación de compuestos en un amplio intervalo de relaciones masa/carga (i.e., 5-3000 m/z), lo que permite el análisis de biomarcadores de distinta naturaleza (i.e., glico/lipo-proteínas y lípidos).
Analizador BD FACSCelesta™ de Becton Dickinson 12 es un equipo de citometría de flujo con el que es posible detectar y analizar hasta 14 parámetros en una sola muestra. Permite caracterizar fenotípicamente cada célula por sus marcadores de superficie, conocer el estado intracelular (metabolismo celular, enzimas, función mitocondrial…), o determinar la etapa del ciclo celular en la que se encuentra.
Sistema de organ-chip (EMULATE) 13 que permite crear sistemas de ensayo que se asemejan a las funciones físicas y fisiológicas de un órgano (humano) específico en tres dimensiones, sin necesidad de trabajar con células disgregadas. Permite, entre muchas otras aplicaciones, el cultivo del microbioma con las células intestinales y las interacciones huésped-microbioma en una situación muy aproximada a las condiciones in vivo.
D Laboratorio de análisis de datos.
GENYAL dispone como parte esencial de sus flujos de trabajo de la capacidad de interpretación de los resultados obtenidos y a la asociación entre los resultados experimentales y los parámetros clínicos o nutricionales correspondientes a cada persona. En la plataforma se combinan herramientas bioinformáticas y bioestadísticas y se está haciendo uso de un servidor informático de alta capacidad 14 (> 50 TB de capacidad de almacenamiento, > 256 Gb de memoria RAM) capaz de manejar los datos actuales de la plataforma y de abordar los “big data” que se están empezando a generar en el laboratorio debidos a la implementación en marcha de las tecnologías de Secuenciación Masiva (NGS).
POLÍTICA DE GESTIÓN: Todo el equipamiento mencionado está sujeto a mantenimiento preventivo que se realiza como norma con periodicidad anual contratada a cada fabricante. En función de cada caso, se realizan calibraciones periódicas y verificaciones de los componentes de cuantificación. Cada equipo lleva asociado un cuaderno de registro y se está estructurando un sistema de gestión LIMS para facilitar la gestión integral de todos los equipos.
Nota: En el Anexo 1 se ofrece un resumen del equipamiento disponible y de las aplicaciones principales para las que se emplea.
POLÍTICA DE USO Y ACCESO: Parte del equipamiento mencionado está disponible para los grupos de investigación del centro tras haber superado un período de formación (o la adquisición de titulación, cuando corresponda) y bajo supervisión por parte del personal especializado de GENYAL, pero se utiliza de forma general bajo contrato para la prestación de servicios externos. El servicio se tarifa en función de sus horas de uso y material empleado al que se añaden los reactivos específicos de cada ensayo. No obstante, la orientación del Servicio es que todos los servicios de la plataforma GENYAL, tanto internos como externos, se presten por parte de los técnicos especializados ajustando las tarifas en función del Centro de procedencia, incluido el propio IMDEA Alimentación.
PLANTILLA
El personal dedicado de forma integral a la prestación de los servicios Científicos de la Plataforma Genyal está compuesto por 9 personas:
- 1 Responsable Científico de la Plataforma, con categoría de Doctor y cualificación de Investigador Senior de IMDEA Alimentación (Ricardo Ramos Ruiz)
- Personal con titulación de doctor y puestos de trabajo estable en IMDEA Alimentación:
- 2 Nutricionistas (Isabel Espinosa y Cristina Mª Fernández).
- 3 Técnicos especialistas de laboratorio (Susana Molina, Silvia Cruz y Carmen Crespo)
- 1 Técnico de apoyo a la gestión (Mónica Gómez).
- 2 Analistas de datos de bioinformática y bioestadística (Gonzalo Colmenarejo y María García Beccaria).
La estructura actual permite que los laboratorios A, B y D estén gestionados íntegramente por la plantilla de Genyal descrita anteriormente. En el caso del laboratorio C sólo cubren los servicios de forma parcial debido a que se esta incorporando nuevas técnicas analíticas. En este caso, de forma transitoria la plataforma cuenta con el apoyo puntual de distintos científicos de IMDEA Alimentación expertos en las distintas áreas deespecialización. Está prevista una expansión de plantilla mediante la incorporación de 1 Personal Técnico de Apoyo a Infraestructutras (2023, pendiente de resolución) y de 1 Técnico especialista en NGS (pendiente de convocatoria).
RESUMEN Y JUSTIFICACIÓN DE LA INCLUSIÓN DEL LABORATORIO GENYAL DENTRO DEL REGISTRO DE LOS LABORATORIOS DE LA COMUNIDAD DE MADRID
El laboratorio GENYAL ha venido funcionando como un laboratorio de apoyo a los grupos de investigación de IMDEA Alimentación bajo un formato de colaboración y como un laboratorio de prestación de servicios externos, conforme a las características que definen un laboratorio del RedLab. En el Anexo 2 se ofrece un resumen de los servicios externos prestados en los últimos años. Cabe señalar que el desarrollo del conjunto de actividades principales de la plataforma, surgió una spin-off (la empresa PH4) que canaliza servicios de consejo nutricional cuyo destinatario final son Clínicas o público en general. En este sentido, consideramos que el laboratorio GENYAL cumple plenamente los requisitos de disponer de una cartera de servicios externos, que suponen actualmente la totalidad de la facturación. El laboratorio funciona bajo un código de Buenas Prácticas desarrollado por IMDEA desde 2016.
Queremos destacar la prevista potenciación de los servicios externos gracias a la creación en 2023 de la figura de Investigador Senior Responsable de la Plataforma GENYAL. Como resultado de la mayor dedicación centrada en esta figura se han puesto en marcha nuevos servicios (actualmente con 1 centro del CSIC, 1 empresa farmacéutica, 1 empresa alimentaria y 1 hospital público). En paralelo se están organizado los servicios científicos internos a través de la gestión de los recursos, ya que el sistema de gestión interna actual ha demostrado ser poco eficiente, dejando sin cubrir esa parte de la demanda, que sin pretender ser mayoritaria es también una fuente de recursos y atracción de colaboraciones científicas al Centro. Siendo conscientes de la necesidad de recursos que soporten la demanda creciente, se ha solicitado financiación para personal de apoyo con distintos perfiles (espectrometría de masas, citometría, metagenómica, etc.) que se esperan contratar a lo largo de 2024 (2 doctores especialistas) a la vez que se están poniendo a punto algunas tecnologías nuevas (epigenética, metagenómica, lipidómica, etc.). La Unidad aplicará también a la convocatoria de Incorporación de Técnicos de la Comunidad de Madrid para reforzar en ese tipo de perfil del que adolece actualmente, siempre con la idea de prestar el servicio científico de máxima calidad desde todos los puntos de vista.
Como resumen, el laboratorio GENYAL es un laboratorio en marcha que ya cumple sobradamente los requisitos exigibles para formar parte del Registro REDLAB de la Comunidad de Madrid pero que se está reforzando en perfecta alineación con la estructura de la convocatoria sobre lo que debe ser un laboratorio de Servicios Científicos Avanzados útil y sostenible en el tiempo y con capacidad de aportar su trabajo a una transformación real de la I+D+i de la Comunidad de Madrid.