The FoodChemLab proposes multi-methodological studies based on metabolomics for the identification of biomarkers for monitoring dietary regimes and for the early diagnosis of cardiometabolic risks. Metabolomics identifies, quantifies and characterizes the whole of low molecular weight metabolites, called metabolome, present in biological matrices where, in a complex but organized way, interact together and with biological macromolecules. The metabolome is the final product of the interaction between genome, transcriptome, proteome and factors such as age, environment, diet, drugs and diseases. The metabolome of complex matrices, from biological fluids to food products, is usually studied through NMR spectroscopy and Mass spectrometry. Metabolomics in biomedical field focuses on biomarkers identification of metabolic alterations, definition of pathological states and design of therapeutic and diagnostic protocols.  Several studies have reported the effect of particular diets or increased physical activity on the human urinary metabolome.

We have carried out a pilot study, based on NMR metabolomics of obese patient urines, reporting the effects of blueberry intake in high-fat and high-sugar meals on some specific markers of type II diabetes.

Il gruppo di ricerca propone studi multimetodologici basati sulla metabolomica per l'identificazione di biomarcatori per il monitoraggio di specifici regimi dietetici e per  la diagnosi precoce di rischio cardiometabolico. La metabolomica identifica, quantifica e caratterizza l'insieme dei metaboliti a basso peso molecolare, definito metaboloma, presente in matrici biologiche dove, in modo complesso ma organizzato, interagiscono tra loro e con macromolecole biologiche. Il metaboloma è il prodotto finale dell’interazione tra genoma, trascrittoma, proteoma e fattori come età, ambiente, dieta, farmaci e malattie. Il metaboloma di matrici complesse, dai fluidi biologici e i prodotti alimentari, è di norma ottenuto mediante la spettroscopia NMR e la spettrometria di massa. La metabolomica nel campo biomedico è stata applicata all'identificazione di biomarcatori di alterazioni metaboliche, alla definizione di stati patologici e alla progettazione di protocolli terapeutici e diagnostici. Diversi studi hanno riportato l'effetto sul metaboloma urinario umano di diversi regimi dietetici come pure dell’incremento di attività fisica.

Il nostro gruppo di ricerca ha effettuato uno studio pilota sulle urine di soggetti obesi, ha permesso di monitorare l'effetto dell'assunzione di mirtilli, in pasti ad alto contenuto di grassi e zuccheri, su alcuni marcatori specifici del diabete di tipo II.

2019-2020. Progetto di Ricerca (Ateneo, anno 2019, n. prot RM11916B7A7ED51B). Titolo: Identificazione di biomarcatori di aderenza alla Dieta Mediterranea in una popolazione universitaria di Sapienza (GONG) mediante analisi metabolomica NMR. Grant : 14500 euro

2018-2019. Progetto di Ricerca (Ateneo, anno 2018, n. prot RG1181642723114C.)Titolo: A multimethodological pilot study to develop personalized diets including functional plant food/beverages and appropriate physical training, for young obese adults. Grant: 35000 Euro

A. P. Sobolev, A. Ciampa, C. Ingallina, L. Mannina, D. Capitani, I. Ernesti, E. Maggi, R. Businaro, M. Del Ben, P. Engel, A.M. Giusti, L.M. Donini, A. Pinto. “Blueberry-based meals for obese patients with metabolic syndrome: A multidisciplinary metabolomic pilot study”, Metabolites, Vol 9, pp. 138- 155, 2019, doi:10.3390/metabo9070138

A. Vignoli, D.M. Rodio, A. Bellizzi, A.P. Sobolev, E. Anzivino, M. Mischitelli, L. Tenori, F. Marini, R. Priori, R. Scrivo, G. Valesini, A. Francia, M. Morreale, M.R. Ciardi, M. Iannetta, C. Campanella, D. Capitani, C. Luchinat, V. Pietropaolo, L. Mannina. “NMR-based metabolomic approach to study urine samples of chronic inflammatory rheumatic disease patients”, Anal Bioanal Chem.  Vol. 409, 1405–1413, 2017, DOI 10.1007/s00216-016-0074-z

Iaffaldano, N., Di Iorio, M., Mannina, L. Paventi, G., Rosato, M.P., Cerolini, S., Sobolev, A.P. "Age-dependent changes in metabolic profile of Turkey spermatozoa as assessed by NMR analysis" PLoS ONE, Vol. 13(3),e0194219, 2018. DOI: 10.1371/journal.pone.0194219

Dipartimento di Medicina Sperimentale, Sapienza Università di Roma

Istituto per i Sistemi Biologici, CNR