Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Determinació d'hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs) en mostres de sòls per cromatografia de gasos acoblada a l'espectrometria de masses (GC/MS)

La importància dels Hidrocarburs Aromàtics Policíclics (PAHs) com a contaminants ha estat sempre en debat. Des del moment en què no compleixen els requeriments de persistència, toxicitat i transport a llargues distàncies, no es consideren contaminants orgànics persistents (POPs). En conseqüència, no es troben inclosos dins la llista dels dirty dozen de la Convenció d’Estocolm sobre POPs. A més, ja que el seu alliberament no és intencionat, algunes veus han plantejat la possibilitat d’eliminar o reduir la quantitat d’aquests compostos a l’atmosfera i que arriben també, per deposició, al sòl, sediments, aigües, etc. Tanmateix, segons el Protocol firmat pel Comitè Estats Units-Europa (UNECE), els PAHs haurien d’haver estat inclosos a aquesta llista ja que són productes químics les emissions dels quals haurien de ser minimitzades o previngudes. És per això i l’interès pel medi ambient que dins el projecte Estudi de la influència de contaminants orgànics (BTEX i PAHs) en la mobilitat de metalls pesants en sòls, al qual es vol entendre quin és el mecanisme de transport dels metalls pesants en presència d’aquests contaminants, enfocat sobretot als marges de les carreteres per la combustió de gasolines i l’exhaust dels vehicles, que es justifica aquest treball de recerca. Aquest treball de recerca es basa en la posta a punt d’un mètode d’anàlisi de PAHs mitjançant la Cromatografia de Gasos acoblada a l’Espectrometria de Masses (GC/MS). Cadascun dels mètodes seguits estan reportats a la Environmental Protection Agency dels Estats Units (US EPA), però tot i així cal fer la optimització, realitzant o no, lleus modificacions d’aquests per ajustar-nos a les nostres necessitats específiques. En aquest treball de recerca s’exposen els diferents passos a realitzar un cop feta la presa de mostra fins l’expressió final dels resultats un cop identificats i quantificats els PAHs d’interès presents en una matriu de sòl. Això comprèn la seva extracció inicial mitjançant el Soxhlet, un cleanup posterior a partir tant de l’extracció en fase sòlida (SPE) amb una fase C18 com la cromatografia en columna utilitzant gel de sílice com a adsorbent. Finalment, s’han determinat els paràmetres influents en la separació, identificació i quantificació dels PAHs amb relació a la cromatografia de gasos i la seva detecció per espectrometria de masses.

Akt fosforila FoxG1 en cèl·lules de glioma

En un treball recent s’ha descrit l’amplificació del gen del factor de transcripció FoxG1, homòleg de l'oncogen víric aviar Qin, en mostres de meduloblastoma, un tipus de tumor cerebral que representa el 20% dels tumors cerebrals infantils malignes (Adesina et al.¸2007). El tumor cerebral més freqüent i agressiu en l’adult és el glioma, especialment la seva forma més maligna: el glioblastoma multiforme (glioma de grau IV segons la classificació de l'OMS). En aquest treball hem estudiat l'expressió proteica del factor de transcripció FoxG1, homòleg de l'oncogen víric aviar Qin, en mostres de glioma. Vam analitzar 15 mostres de glioma, detectant FoxG1 en 9 d’elles, i amb diferents nivells d’expressió. Intentant aprofundir en el coneixement de la funció i la regulació de FoxG1, vam estudiar si FoxG1 podia ser fosforilat. Vam detectar, tant per assaig cinasa com per espectrometria de masses, que FoxG1 és un substracte directe de la cinasa Akt, el principal efector de la via de PI3K (phosphoinositide 3-kinase). En la línia cel•lular de glioblastoma U373MG, vam observar que Akt endogen fosforila FoxG1 en un pèptid situat a l’extrem C-terminal del domini forkhead. Aquesta fosforilació és contrarestada per un inhibidor farmacològic de PI3K. Al contrari del que passa en FoxO on la fosforilació per Akt inhibeix l’activitat de FoxO promovent la seva exportació del nucli, la fosforilació de FoxG1 per Akt no promou cap canvi en la seva localització subcel•lular, i FoxG1 es manté nuclear. Actualment estem estudiant els efectes biològics de la fosforilació de FoxG1 per Akt.

Exposició Materno Fetal a l’Alcohol

Estudi transversal de mares i mostres de meconi en neonats per determinar i quantificar la presència dels metabòlits directes de l’etanol (Etil Glucorònid i Etil Sulfat). Mitjançant les entrevistes clíniques a les mares i l’anàlisi del meconi utilitzant la tècnica de Cromatografia Líquida i Espectrometria de Masses es pretén establir la prevalença del consum d’alcohol durant la gestació i per tant l’exposició fetal a l’etanol. Mitjançant aquest treball també es pretén valorar la conveniència d’estandaritzar un marcador analític utilitzat com a prova d’screening neonatal per la detecció precoç de les alteracions derivades del consum d’alcohol durant l’embaràs.

Drogues d’abús en detinguts al jutjat de guàrdia: repercusió a l’àmbit de l’execució penal i l’Administració de justícia

L’estudi de la saliva com a matriu d’anàlisis de drogues d’abús en conductors es fa des dels anys 80. Els investigadors trobaven dificultats però el major inconvenient va ser l’existència de tècniques analítiques no prou sensibles per a la detecció de les drogues. A finals de les anys 90 la saliva es va considerar un fluid molt adequat i es van anar publicant treballs que investigaven aquesta temàtica. No obstant això encara no n ’hi ha molts treballs, especialment al nostre país. A Catalunya no s’han fet estudis encara que s’ha contribuït en alguns projectes realitats fora de la nostra comunitat. Objectius: Obtenir dades del consum de drogues d’abús en una mostra de conductors de vehicles a motor. Obtenir dades dels tòxics més freqüents trobats en les mostres analitzades. Relacionar el consum de tòxics amb alteracions en la conducta o conduccions temeràries en la població que es sotmet a l’estudi. Metodologia: Estudi d’una mostra de subjectes que són aturats per la Guàrdia Urbana de Barcelona, Girona ,Tarragona i policia local de el Prat de Llobregat conduint vehicles a motor. Obtenció d’una mostra de saliva als subjectes que es consideren que poden trobar-se sota la influència de les drogues. Anàlisis de les mostres per immunoassaig mitjançant el kit Cozart DDS com a test de camp i confirmació dels resultats per cromatografia de gasos i espectrometria de masses. Resultats: Es descriuen en els resultats obtinguts, les freqüències de consum, les principals drogues d’abús trobades i es valoren els símptomes clínics que presentaven els subjectes. Conclusions: Les drogues d’abús estan presents en conductors de vehicles a motor. El kit utilitzat per la determinació de drogues a peu de carretera és una bona eina atès que es confirmen els resultats especialment per a la cocaïna i opiacis.

Identificación y uso de biomarcadores pronósticos en el ictus isquémico

II. Es van analitzar mostres de microdiàlisi cerebral in vivo de pacients d’ictus isquèmic pel descobriment de biomarcadors associats a la malaltia cerebrovascular. Es van obtenir microdialitzats (MDs) de la zona infartada, de la zona del periinfart i de la zona contralateral no afectada. Els MDs es van comparar, qualitativament i quantitativament, mitjançant tècniques de proteómica basades en marcatge isobàric i espectrometria de masses. Complementàriament, alguns candidats es van estudiar mitjançant immunotransferència en mostres de teixit de necròpsies cerebrals de pacients morts a causa d’un ictus isquèmic. Finalment, hem començat a realitzar ELISAs per la determinació d’aquests candidats en mostres de sang.

Efecto de las Estatinas sobre el Peptidoma Plasmático y Urinario de Pacientes Trasplantados Renales

Estudiem l’efecte de l’atorvastatina sobre perfil lipídic, funció renal, marcadors d’inflamació, peptidoma plasmàtic i urinari de 54 pacients trasplantats renals. L’estudi proteòmic es basa en tecnologia d’esferes magnètiques combinada amb espectrometria de masses MALDI-TOF. L’atorvastatina va millorar el perfil lipídic dels pacients i va provocar canvis significatius al peptidoma plasmàtic. Es va observar la disminució en plasma de pèptids derivats de fragments del quininogen i de C4. Atès que bradiquinina i C4a, que s’alliberen de quininogen i C4, son potents mediadors de la inflamació, els nostres resultats poden aclarir els efectes antiinflamatoris atribuïts a les estatines.

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.

The implementation of liquid chromatography tandem mass spectrometry for the official control of lipophilic toxins in seafood: Single-laboratory validation under four chromatographic conditions

We performed a comprehensive study to assess the fit for purpose of four chromatographic conditions for the determination of six groups of marine lipophilic toxins (okadaic acid and dinophysistoxins, pectenotoxins, azaspiracids, yessotoxins, gymnodimine and spirolides) by LC-MS/MS to select the most suitable conditions as stated by the European Union Reference Laboratory for Marine Biotoxins (EURLMB). For every case, the elution gradient has been optimized to achieve a total run-time cycle of 12 min. We performed a single-laboratory validation for the analysis of three relevant matrices for the seafood aquaculture industry (mussels, pacific oysters and clams), and for sea urchins for which no data about lipophilic toxins have been reported before. Moreover, we have compared the method performance under alkaline conditions using two quantification strategies: the external standard calibration (EXS) and the matrix-matched standard calibration (MMS). Alkaline conditions were the only scenario that allowed detection windows with polarity switching in a 3200 QTrap mass spectrometer, thus the analysis of all toxins can be accomplished in a single run, increasing sample throughput. The limits of quantification under alkaline conditions met the validation requirements established by the EURLMB for all toxins and matrices, while the remaining conditions failed in some cases. The accuracy of the method and the matrix effects where generally dependent on the mobile phases and the seafood species. The MMS had a moderate positive impact on method accuracy for crude extracts, but it showed poor trueness for seafood species other than mussels when analyzing hydrolyzed extracts. Alkaline conditions with EXS and recovery correction for OA were selected as the most proper conditions in the context of our laboratory. This comparative study can help other laboratories to choose the best conditions for the implementation of LC-MS/MS according to their own necessities.

Protein phosphatase inhibition assays for okadaic acid detection in shellfish: matrix effects, applicability and comparison with LC-MS/MS analysis

The applicability of the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) to the determination of okadaic acid (OA) and its acyl derivatives in shellfish samples has been investigated, using a recombinant PP2A and a commercial one. Mediterranean mussel, wedge clam, Pacific oyster and flat oyster have been chosen as model species. Shellfish matrix loading limits for the PPIA have been established, according to the shellfish species and the enzyme source. A synergistic inhibitory effect has been observed in the presence of OA and shellfish matrix, which has been overcome by the application of a correction factor (0.48). Finally, Mediterranean mussel samples obtained from Rı´a de Arousa during a DSP closure associated to Dinophysis acuminata, determined as positive by the mouse bioassay, have been analysed with the PPIAs. The OA equivalent contents provided by the PPIAs correlate satisfactorily with those obtained by liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC–MS/MS).

Anàlisi tèrmica de l'obtenció d'òxids de ceri a partir de precursors moleculars

El projecte consisteix en l’anàlisi tèrmica de l’obtenció d’òxids de ceri a partirde precursors moleculars com són el propionat de ceri (III), el propionat de ceri (III)dopat amb gadolini i el propionat de ceri (III) dopat amb zirconi. Els òxids resultantssón materials superconductors que ofereixen una resistència nul•la al pas del correnten determinades condicions. Per realitzar l’estudi hem fet servir quatre tècniques diferents: termogravimetria, calorimetria diferencial, espectrometria de masses i difracció de raigs-x

Improving gene annotation using peptide mass spectrometry

Annotation of protein-coding genes is a key goal of genome sequencing projects. In spite of tremendous recent advances in computational gene finding, comprehensive annotation remains a challenge. Peptide mass spectrometry is a powerful tool for researching the dynamic proteome and suggests an attractive approach to discover and validate protein-coding genes. We present algorithms to construct and efficiently search spectra against a genomic database, with no prior knowledge of encoded proteins. By searching a corpus of 18.5 million tandem mass spectra (MS/MS) from human proteomic samples, we validate 39,000 exons and 11,000 introns at the level of translation. We present translation-level evidence for novel or extended exons in 16 genes, confirm translation of 224 hypothetical proteins, and discover or confirm over 40 alternative splicing events. Polymorphisms are efficiently encoded in our database, allowing us to observe variant alleles for 308 coding SNPs. Finally, we demonstrate the use of mass spectrometry to improve automated gene prediction, adding 800 correct exons to our predictions using a simple rescoring strategy. Our results demonstrate that proteomic profiling should play a role in any genome sequencing project.

Compositional Data in Biomedical Research

Modern methods of compositional data analysis are not well known in biomedical research.Moreover, there appear to be few mathematical and statistical researchersworking on compositional biomedical problems. Like the earth and environmental sciences,biomedicine has many problems in which the relevant scienti c information isencoded in the relative abundance of key species or categories. I introduce three problemsin cancer research in which analysis of compositions plays an important role. Theproblems involve 1) the classi cation of serum proteomic pro les for early detection oflung cancer, 2) inference of the relative amounts of di erent tissue types in a diagnostictumor biopsy, and 3) the subcellular localization of the BRCA1 protein, and it'srole in breast cancer patient prognosis. For each of these problems I outline a partialsolution. However, none of these problems is \solved". I attempt to identify areas inwhich additional statistical development is needed with the hope of encouraging morecompositional data analysts to become involved in biomedical research

Estudi de la interacció de tres complexos de Pt amb proteïnes i oligonucleòtids mitjançant ESI-MS

En aquest treball s’investiga la reactivitat de tres complexos de Pt, cisplatí, complex 1, [Pt(dmba)(aza-N1)(dmso)], complex 2, i [Pt(dmba)(N9-9AA)(PPh3)]+, complex 3; els quals presenten activitat antitumoral, amb diferents proteïnes i oligonucleòtids mitjançant espectrometria de masses (ESI-TOF MS). ). L’estudi del cisplatí, 1, droga molt coneguda i emprada avui en dia pel tractament de molts tipus de càncer, permet comparar la reactivitat dels nous complexos d’estudi, 2 i 3, els quals presenten un IC50 més baix que el cisplatí en algunes línies de cèl·lules tumorals.