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Nature Methods:一种高灵敏度、脂质代谢“追踪”全新技术

2019/10/16 9:51:27      点击:

没有脂肪,人体中什么都无法正常工作,因为这些物质可以充当能量供应者和重要的构成要素,比如活细胞的包膜,而且许多疾病与脂肪代谢异常也有关,例如肥胖症或癌症。

近期波恩大学LIMES研究所的研究人员研发了一种能以目前最高的灵敏度监测单个细胞脂肪代谢的新技术,这将能被用于多个方面,比如最大程度地减少新药对脂肪代谢的副作用

这一研究发现公布在Nature Methods杂志上。

当听到“人体脂肪”一词时,许多人都会想到肚子或臀部的赘肉。波恩大学LIMES研究所的Christoph Thiele教授说:“但是没有脂质,人类就无法生存”。因为脂肪是重要的能量存储。例如,如果癌症患者的脂肪代谢受到干扰,结果将导致患者体重急剧下降。此外,脂质通常充当活细胞(如脑细胞)包膜的构件。这就是为什么疾病也会导致神经系统疾病的原因。

因此,科学家们正在寻找一种方法,使他们能够使用一种“跟踪”工具来跟踪从脂肪吸收到体内新陈代谢到排泄的路径。以前,研究人员使用的是放射性物质,荧光染料或H2(氘)的重同位素标记脂肪。

Thiele解释说:“但标记化合物无法与未标记化合物完全区分开。”这意味着只能追踪少量标记的主要化合物,并且需要大量的材料标记。

衰减反应会在测量过程中产生强信号

Thiele与他的团队同事Klaus Wunderling、Philipp Leyendecker一起,展示了如何使用更加敏感和有效的方法在小鼠体内追踪脂肪。

他们向小鼠的肝细胞中注入了脂肪酸,这些脂肪酸带有一个额外的三键,即所谓的炔基alkyne group。随后,代谢产物与特殊的报告分子结合。之后当在质谱仪中测量化合物的重量时,这些化合物与气体分子发生碰撞,导致它们分解成特定的物质,最终令这些物质上变得清晰可见。Thiele说:“这种衰变反应为质谱仪中标记的脂质产生了非常强烈的信号。”这样可以更清楚地区分标记的和未标记的脂质,并且测量的灵敏度比传统方法高约1000倍。此外,它快得多:结果只需几分钟而不是几个小时。

Thiele解释说:“实际上可以有大约100种不同的标记脂质进入单个肝细胞。”因此可以详细检查正常的代谢途径和病理学偏差。

但是,该方法尚不适用于人体养实验。Thiele说:“我们仍然不知道与炔烃基团偶联的脂肪酸在人体中的摄取情况。”尽管如此,研究人员坚信这种方法可用于研究药物对脂肪代谢的副作用,并可能大大减少这些副作用。由于目前尚无法在人体上进行实验,只能在细胞培养物或类器官上测试其副作用。 Thiele说:“这能帮助大家很容易看到活性物质如何改变脂质的代谢。”

原文标题:
Christoph Thiele, Klaus Wunderling, Philipp Leyendecker: Multiplexed and single cell tracing of lipid metabolism, Nature Methods, DOI: 10.1038/s41592-019-0593-6