Lipidomics——一个利基但快速增长的领域

尽管研究人员多年来一直在脂质生物化学,lipidomics最近,新兴学科——诊断和预防疾病的潜在应用。

“Lipidomics试图全面分析所有的脂质在生物系统中,”艾伯特Koulman说的核心代谢组学和Lipidomics实验室在剑桥大学。

产卵从代谢组学的更广泛的领域,它涉及脂质代谢的系统性分析人体生理学和疾病。

“你可以用它来生物标志物的发现,所以寻找特定的指示性疾病或健康状态的变化,“Koulman说。”或者你可以用它来观察生物系统如何应对挑战,试图理解底层的代谢机制。”

最近的技术进步加快这一领域的进展。脂质分析已经使更准确研究饮食与健康和发展前景的临床生物标志物可以帮助诊断疾病多年来在出现症状之前。

没有“一刀切”的方法

脂类是一个非常多样化的群体的分子,使综合分析一个挑战。最标准的方法识别和量化是液相色谱(LC)质谱紧随其后。

“尽管这适用于观察特定脂质组,不适合进行完整的样品由于血脂范围内的极性脂质池,“Koulman说。另一种方法是direct-infusion质谱(dim),完全消除了对色谱分离的需要。

“一个巨大的优势,因为它是如此之快,我们可以屏幕大套样品在很短的时间内,“Koulman说。另一个选择是质谱影像的好处,让研究人员建立一个详细的图片的数以百计的特定脂质中局部组织样本。

“这是非常有力的信息如果你想理解背后的生物学驾驶代谢的差异,“Koulman说。

但最大的挑战之一是缺乏标准化穿过田野,很难整合数据集在不同的实验室。甚至在一个实验室,使用只有技术是不够的,变化是真实的。

“如果你测量一千脂质在一个平台,它很可能不会测量方法以最优的方式很多,“Koulman说。“所以我们总是用一种不同的技术验证。“大规模行动,例如脂质地图®Lipidomic网关,建立了标准化,提供集中的资源(如数据库、工具和协议。

建立我们的知识库

由于先进的质谱分析的敏感性,研究人员现在可以检测样品数量不断增加的脂质。

“十年前,我们可能会看到最多几百血液脂质分子——但是现在,我们可以看到成千上万,“敏金说,伦敦国王学院的博士后研究员。

但我们很多知识分子落后,相关功能的研究往往尚未完成。

“我们看到脂质,人们从未见过的——每年有新的分子被发现,”金说。

建立脂类代谢的系统性知识也非常具有挑战性。当前生物信息学方法通常是基于简单的想法——如衬底之间的关系、酶和产品。但这些原则并不容易应用于脂质。

“脂质很奇怪分子在许多方面,“Koulman解释道。“磷脂化合物可以是一个信号,细胞膜的一部分,或者用于交通特定脂肪酸在身体。”

这是一个巨大的需要开发新的生物信息学方法是专门设计来拼凑脂质通路和网络。

改善研究饮食和营养

lipidomics的一个很有前景的应用是提高流行病学研究生活方式因素和疾病风险之间的联系。例如,我们当前的饮食建议是基于研究问人们他们吃——比如食物频率问卷或日记。但这些可以臭名昭著的误导。

“即使在最谨慎的方式进行,这些方法总是非常主观的,”Koulman说。“但是通过测量中脂质含量的循环,就可以评估一个人的饮食以更客观的方式——然后看看有一个饮食和疾病风险之间的联系。“例如,最近的一项研究表明更高水平的脂质生物标记脂肪乳制品消费的循环,降低一个人的2型糖尿病的风险。

“基于我们的结果,我认为我们可能需要更多的小心非常钝的建议远离饱和脂肪——某些类型实际上可能对我们的健康有益的作用,“Koulman说。

和应用lipidomics干血滴的分析技术是使其更容易进行大型研究婴儿营养和健康结果。

“最初我们非常怀疑当血液在纸你会得到水解和氧化,可以打乱了血脂,“Koulman解释道。“但是我们已经做了广泛的验证研究表明,实际上,你仍然可以得到相关的信息。”

团队已经进行大样本研究同期出生的——如剑桥婴儿增长研究——确定吃配方奶的宝宝,母乳喂养的婴儿之间的血脂水平的差异可以用作营养生物标志物。

预测疾病

脂质分析也可以提高红旗常见的晚发性疾病的发展多年在出现症状之前。例如,作为大脑是近60%的脂肪,许多研究人员正在探索lipidomic标记的早期诊断,神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症。

“如果你有一种疾病,收缩大脑的大多数可能是脂质,“克里斯蒂娜Legido-Quigley说系统医学主管速记员和伦敦国王学院。“我们希望确定lipid-based可以帮助诊断疾病的生物标记物。“球队最近发现了一个面板主要包括脂肪酰胺的代谢产物在等离子体可以作为诊断面板。他们正在进行的大规模试验涉及成千上万的轻度认知障碍患者探索它们的价值作为阿尔茨海默病的预测生物标志物。

lipidomics一个光明的未来

lipidomics领域,尽管仍处于初级阶段,将起到至关重要的作用在推进我们对健康和疾病的理解。

“我认为可以用它更病态的——有很多组件,人们并不看,“Koulman说。”例如,似乎有一个强大的脂质代谢和心理健康之间的联系,但是我们不懂这个呢。”

lipid-based生物标志物的发现也可能帮助塑造更多的个性化生活方式的建议,帮助减少疾病的风险。和敏感的发展新的测试,可以诊断疾病,加上有效的新干预措施——比如锻炼,饮食或药物——可能会帮助防止出现一个人的症状。

“我估计在10到20年,lipidomics将临床试验来诊断疾病的一部分,“Legido-Quigley说。