生物技术和制药中的脂质组学:比脂肪更远

“人们认为脂肪就是脂肪。但实际情况要复杂得多，”高地和岛屿大学脂质组学研究机构的玛丽·多尔蒂博士说。我们正在讨论她快速发展的研究领域，脂质组学。脂质组学曾被其他组学领域的投资挤到一边，但近年来，它越来越受到生物技术和制药公司的关注。从学术和行业的角度来看，我们身体中脂质的多样性已经被重新点燃。

脂质是一类极具影响力的分子。除了甘油三酯之外，脂类还扮演着几个关键的角色。正如Doherty解释的那样，“脂质在你的身体里无处不在——它们形成你的细胞膜，它们作为信号分子，它们帮助驱动和解决炎症反应。脂质在许多器官中都很重要，特别是在大脑和神经系统中。”

质谱分析:研究脂质的一种精益技术

为了研究分子的多样性，脂科医生(一个听起来很好听的职位)需要使用分析技术，对特定分子进行有针对性的分析，并对我们细胞内的脂质组进行全面评估。为此，像Doherty这样的实验室依赖于该领域的主力——质谱(MS)。Doherty的实验室有几种不同的质谱仪，每一种都有不同的分析作用。“我们有高分辨率LC-MS/MS系统，用于分析脂类种群。我们还有三重四极杆平台，用于脂类的目标分析。当我们知道我们在样品中寻找什么时，我们可以操作质谱仪来检测特定的并获得详细的定量信息。“此外，我们有一个标准的GC-MS(质谱联用气相色谱仪)，我们用来分析脂肪酸和胆固醇。”

脂质组的非凡复杂性促使更好、更智能的机器进入实验室。脂质通常可以分为8类，但每一类都包含大量的亚种。例如，脂肪酸是一种主要的类别，它的一个功能是作为甘油磷脂的组成部分，甘油磷脂是将我们的细胞连接在一起的膜上的完整分子。甘油磷脂有很多种。大约30000事实上。Doherty的MS机群中的明星选手是一台能够进行离子迁移率分析的机器，这是深入分析的一个基本技巧，正如Doherty所说，“许多脂质具有相同的质量，并且是等压的，但离子迁移率使我们能够分离出不同的结构。它允许我们在将脂质放入仪器之前分离气相中的脂质，这是我们在其他仪器上无法做到的。”

除了学术界

脂质组学的这些进步也使学术界以外的参与者受益。Lipotype GmbH于2012年从马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所Kai Simons教授博士和Andrej Shevchenko博士的实验室分离出来，提供专业的脂质分析服务。Lipotype的研发主管Christian Klose博士解释说，这些服务在多个方面都有需求:“以前与脂类无关的个人、公司或研究小组现在遇到了脂类，不知道如何以定量或定性的方式获取这类分子。他们面临着这样的问题:“我如何知道我的样本中有什么脂类?”或“我的药物会改变脂质代谢吗?”

散弹脂组学:分解(并加速)脂组学

Lipotype青睐的分析技术，霰弹枪脂质组学，是推动当前脂质组学热潮的技术进步的另一个例子。

鸟枪法与基因组测序技术同名著名的由J克雷格文特尔，但仍然是一个基于ms的方法。克洛泽解释说:“散弹枪法是一种直接输注的方法，这意味着我们不需要使用任何液相色谱法来分离脂类，而是从你能想到的任何生物材料中获得有机提取物，然后直接将其射入质谱，不需要预先分离。”

这满足了Lipotype的工业客户对更快的分析和快速周转时间的需求。

这些技术的进步正在推动研究人员如何使用和思考脂类的突破，而这些突破也在推动着研究人员。美因茨大学医学中心内源性大麻素/脂质组学设施负责人Laura Bindila博士强调了脂质作为疾病预测工具的价值:““患者的脂质通常在症状发生或其他标志物发生变化之前发生变化，这意味着如果我们关注脂质，我们可以预测疾病的某些方面”。Bindila最近的研究专注于内源性大麻素，脂质为基础的神经递质，信号脂质，以及它们在整个中枢和周围神经系统中表达的前体。调节这些脂质可能有潜在的治疗作用，从心脏疾病来神经系统疾病而且精神疾病因此，业界对此的兴趣与日俱增也就不足为奇了。

脂质组学:适合未来?

脂质组学还有很长的路要走。Klose个人认为现有的硬件和软件解决方案足以推动未来几年的研究，并认为下一个重大飞跃将是跨实验室的协议标准化。“无论是学术实验室还是工业实验室，几乎每个实验室都有一种略微不同的运行方法，所以每个人都用自己的方式来做。结果的标准化是我们希望看到的，这样我们就可以使不同实验室的数据比现在更具可比性，这与数据质量的整体提高密切相关。当涉及到该技术的潜在用途时，这也是一个重要方面——不仅是在研发目的和临床前阶段，而且在使用该技术进行诊断时也是如此。”

一旦更有规律和高质量的数据产生，脂质研究肯定不会因缺乏想法而受到束缚:Bindila强调了有趣的工作癫痫将脂肪酸棕榈酰乙醇酰胺注入癫痫小鼠体内。癫痫发作强度显著降低，棕榈酰乙醇酰胺也促进了神经保护和抗炎通路，尽管其实现的确切机制仍有待发现。

多尔蒂对她所在领域的未来感到兴奋:“随着分析技术的进步，我们可以看到更多的脂质组;关于脂质还有很多未知的东西，关于体内这些分子还有很多有趣的东西需要了解，直到现在我们才开始了解到底发生了什么。”