Exploring the role of glycans: A new frontier in disease biomarker research

Abstract

Els glicans juguen un paper crucial en diversos processos biològics i han emergit com a potencials biomarcadors en la recerca biomèdica i les aplicacions clíniques. Aquests carbohidrats estan implicats en la comunicació cel·lular, les respostes immunitàries i la progressió de malalties. L'estudi i l'anàlisi dels glicans com a biomarcadors proporcionen valuosos coneixements sobre els estats fisiològics i patològics d'un organisme, permetent el desenvolupament de noves eines de diagnòstic i intervencions terapèutiques. S'han observat patrons de glicosilació alterats en nombroses malalties, com el càncer, les malalties cardiovasculars, les malalties autoimmunitàries i les malalties infeccioses. Aquests canvis poden ser indicatius de l'inici, la progressió o el pronòstic de la malaltia. A més, sovint els glicans mostren alteracions en les primeres etapes de la malaltia, convertint-los en valuosos per a la detecció i la estratificació precoç. En aquest sentit, els estudis inclosos en aquesta tesi es van realitzar per obtenir una comprensió més profunda i proporcionar coneixements sobre diversos processos biològics com l'envelliment, les malalties relacionades amb l'edat, els trastorns metabòlics i les malalties infeccioses. Cada estudi es va centrar en analitzar el glicoma i la seva connexió amb aquests processos mitjançant l'ús d'aproximacions multiòmiques i tècniques avançades d'anàlisi de l'espectrometria de masses. Mitjançant la realització d'aquests estudis, vam tenir com a objectiu investigar l'impacte de diferents factors, com les dietes riques en glucosa i greix, així com la COVID-19, en la composició del glicoma, amb un enfocament particular en el N-glicoma. La integració de l'anàlisi de glicans en l'estudi de qualsevol malaltia pot ajudar a descobrir nous camins per a la intervenció terapèutica i eines de diagnòstic, així com fomentar una comprensió més completa de la intricada relació entre els glicans i la patogènesi de la malaltia.

Los glicanos desempeñan un papel crucial en varios procesos biológicos y han emergido como posibles biomarcadores en la investigación biomédica y las aplicaciones clínicas. Estos carbohidratos están implicados en la comunicación celular, las respuestas inmunitarias y la progresión de enfermedades. El estudio y análisis de los glicanos como biomarcadores proporcionan valiosos conocimientos sobre los estados fisiológicos y patológicos de un organismo, permitiendo el desarrollo de nuevas herramientas de diagnóstico e intervenciones terapéuticas. Se han observado patrones de glicosilación alterados en numerosas enfermedades, como en el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, las enfermedades autoinmunitarias y las enfermedades infecciosas. Estos cambios pueden ser indicativos del inicio, la progresión o el pronóstico de la enfermedad. Además, a menudo los glicanos muestran alteraciones en las primeras etapas de la enfermedad, convirtiéndolos en valiosos para la detección y la estratificación temprana. En este sentido, los estudios incluidos en esta tesis se llevaron a cabo para obtener una comprensión más profunda y proporcionar conocimientos sobre varios procesos biológicos como el envejecimiento, las enfermedades relacionadas con la edad, los trastornos metabólicos y las enfermedades infecciosas. Cada estudio se centró en analizar el glicoma y su conexión con estos procesos mediante el uso de enfoques multiómicos y técnicas avanzadas de análisis de espectrometría de masas. A través de la realización de estos estudios, nuestro objetivo fue investigar el impacto de diferentes factores, como las dietas ricas en glucosa y grasa, así como la COVID-19, en la composición del glicoma, con un enfoque particular en el N-glicoma. La integración del análisis de glicanos en el estudio de cualquier enfermedad puede ayudar a descubrir nuevos caminos para la intervención terapéutica y herramientas de diagnóstico, así como promover una comprensión más completa de la intrincada relación entre los glicanos y la patogénesis de la enfermedad.

Glycans play a crucial role in several biological processes and have emerged as potential biomarkers in biomedical research and clinical applications. These carbohydrates are involved in cellular communication, immune responses, and disease progression. The study and analysis of glycans as biomarkers provide valuable insights into the physiological and pathological states of an organism, enabling the development of novel diagnostic tools and therapeutic interventions. Altered glycosylation patterns have been observed in numerous diseases, including cancer, cardiovascular disorders, autoimmune diseases, and infectious diseases. Such changes can be indicative of disease initiation, progression or prognosis. Moreover, glycans often exhibit alterations in the early stages of the disease, making them valuable for early detection and stratification. In this regard, the studies included in this thesis were performed to gain a deeper understanding and provide insights into various biological processes such as ageing, age-related diseases, metabolic disorders and infectious diseases. Each study focused on analysing the glycome and its connection to these processes with the help of multi-omics approaches and advanced mass spectrometry analysis techniques. By conducting these studies, we aimed to investigate the impact of different factors, including high-glucose and high-fat diets, as well as COVID-19, on the glycome composition, with a particular focus on the N-glycome. The integration of glycan analysis into the study of any disease, can potentially uncover novel avenues for therapeutic intervention and diagnostic tools, as well as fostering a more comprehensive understanding of the intricate relationship between glycans and disease pathogenesis.