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Software für Lipidanalyse Virtuelle Bibliothek für „Fett-Moleküle“

Autor / Redakteur: Rebecca Hameister* / Christian Lüttmann

Lipide, zu denen etwa Fette, Wachse und Öle zählen, sind eine wichtige Molekülklasse in der Biochemie. Ihre Analyse kann bei der Diagnose von Krankheiten helfen und ein besseres Verständnis von Prozessen im Körper bringen. Mit einer neu entwickelten Software wollen Forscher aus Dortmund und Wien nun die Auswertung von massenspektrometrischen Lipidanalysen erleichtern.

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Mit einer neuen Software zur Lipidanalyse wollen Forscher eine umfassende virtuelle Bibliothek von Lipiden zur Verfügung stellen (Symbolbild).
Mit einer neuen Software zur Lipidanalyse wollen Forscher eine umfassende virtuelle Bibliothek von Lipiden zur Verfügung stellen (Symbolbild).
(Bild: gemeinfrei, geralt / Pixabay )

Dortmund, Wien/Österreich – Lipide sind eine zentrale Molekülklasse in der Biochemie des Lebens. Zu ihnen zählen zum Beispiel Fettsäuren sowie Fette und Öle. Weil sie chemisch sehr unterschiedlich sind – sie bestehen aus Kombinationen verschiedener Bausteine wie etwa Zuckern, Fettacylen und verschiedenen Bindungstypen –, weisen sie eine enorme Vielfalt auf: Nach dem heutigen Stand der Wissenschaft existieren vermutlich über 10.000 verschiedene Lipidspezies, die bislang weitgehend unerforscht sind.

In der öffentlichen Wahrnehmung sind Lipide oft als krank- und dickmachende Fette verschrien – dabei tragen sie im menschlichen Körper eine wichtige Rolle. Denn das Leben ist eingehüllt von Lipiden, Fetten und Wachsen: Sie bilden Zellen und Organellen, vermitteln Informationen, schützen den Organismus vor den rauen Umweltbedingungen und dienen als Energiebausteine.

Diagnose und Prognose von Krankheiten

Die vielfältigen Funktionen der Lipide im menschlichen Körper nutzt die Forschung zunehmend, um Erkrankungen früher zu diagnostizieren und deren Verläufe besser vorherzusagen. Zwar haben Lipide ein großes Potenzial als Biomarker, doch ihre Analyse war bisher technisch aufwändig. Daher haben Forscher des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften (ISAS) und des Instituts für Analytische Chemie der Universität Wien erstmals eine Software für gezielte massenspektrometrische Analysen von Lipiden entwickelt.

Mit dem Lipid Creator lassen sich halbautomatisiert Lipidomics-Massenspektrometrie-Assays und in-silico-Spektralbibliotheken generieren. In der Software sind dazu Lipidbausteine als Wissensbasis hinterlegt. „Lipid Creator hat eine hohe klinische Relevanz“, sagt Diplombiologe Robert Ahrends von der Universität Wien. „So können wir mit der Software schneller und effizienter als zuvor spezifische Lipidgruppen und Lipidsignalmoleküle bestimmen, die wir mittels Massenspektrometrie entschlüsselt haben. Damit gewinnen wir beispielsweise Erkenntnisse über die Blutgerinnung und die Genese von Thrombosen.“

Große Lipid-Datenbank

Screenshot aus der Software Lipid Creator
Screenshot aus der Software Lipid Creator
(Bild: ISAS)

Die neue Software ist ein wichtiger Schritt, um die Analyse aller Lipide in einer Zelle, in einem Gewebe bzw. in einem Organismus zu etablieren. Sie ermöglicht nicht nur neue Untersuchungen in der Gesundheitsforschung, sondern kommt auch für verschiedene Laborumgebungen infrage. Gleichzeitig soll Lipid Creator als umfassende Bibliothek des Lipid-Wissens dienen. Gespeist wird diese Datenbank u.a. mit den Ergebnissen aus massenspektrometrischen Analysen. In den vergangenen Jahren ist die Massenspektrometrie sowohl schneller als auch empfindlicher geworden, sodass sich heute bis zu 500 Lipide mittels Massenspektrometer analysieren lassen.

Originalpublikation: Bing Peng, Dominik Kopczynski, Brian S. Pratt, Christer S. Ejsing, Bo Burla, Martin Hermansson, Peter Imre Benke, Sock Hwee Tan, Mark Y. Chan, Federico Torta, Dominik Schwudke, Sven W. Meckelmann, Cristina Coman, Oliver J. Schmitz, Brendan MacLean, Mailin-Christin Manke, Oliver Borst, Markus R. Wenk, Nils Hoffmann & Robert AhrendsLipidCreator workbench to probe the lipidomic landscape, Nature Communications volume 11, Article number: 2057 (2020); DOI: 10.1038/s41467-020-15960-z

* R. Hameister. ISAS City, 44139 Dortmund

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