Biologie is gehuld in lipiden:vetten, oliën, en zelfs wassen omhullen cellen en hun organellen, bemiddelen in de stroom van enorme biologische informatienetwerken, bescherm kwetsbare weefsels, en slaan essentiële energie op over meerdere organismen.

Maar ondanks hun belang, lipiden behoren van oudsher tot de moeilijkst te bestuderen biomoleculen vanwege de diversiteit van hun moleculaire structuren, die niet worden bepaald door de goed gedefinieerde bouwstenen en eenvoudige regels die DNA beheersen, RNA, en eiwitten. En deze diversiteit betekent dat, in tegenstelling tot het bouwen en analyseren van genoom- en transcriptoomdatabases, lipiden vereisen meer aangepaste analytische procedures.

Daarom, het is erg moeilijk om ofwel de fysiologische functie van een overgrote meerderheid van lipidensoorten te bestuderen, ofwel de manier waarop ze zo nauwkeurig in cellen worden gereguleerd. Maar terwijl de lipidomica-technologieën vorderen, het vertalen van hun bevindingen naar medische toepassingen en het introduceren ervan in klinische laboratoria is nog een grote uitdaging.

Dit is de uitdaging die het team van Johan Auwerx bij EPFL, in samenwerking met de groep van Dave Pagliarini aan de Universiteit van Wisconsin-Madison nam het op zich door bijna 150 lipidensoorten te meten in het bloed en de lever van muizen. Ze volgden dit ook op door de genetische regulatoren van elke lipidesoort te identificeren, evenals hun fysiologische functies.

De onderzoekers gebruikten systeemgenetische benaderingen om de lipidomics-gegevens te combineren met andere "omics" -datasets (fenomics, proteomica, transcriptomics) uit deze muizenpopulatie (zogenaamde BXD). De benadering identificeerde plasma- en bloedlipidensoorten uit verschillende lipidenklassen als kenmerken van gezonde of ongezonde metabole toestanden.

Bijvoorbeeld, de wetenschappers toonden zeven plasmatriglyceridensoorten aan als kenmerken van een gezonde of vette lever en niet-alcoholische leververvetting (NAFLD). Hun observatie werd gevalideerd in een onafhankelijk voedings- en therapeutisch model van NAFLD bij muizen en in plasma van patiënten met NAFLD.

"Deze bevinding voedt het optimisme dat lipidensoorten kunnen dienen als handtekeningen of biomarkers die de invasieve weefselbiopten zullen vervangen die momenteel worden gebruikt om ziekten zoals NAFLD te diagnosticeren - simpelweg door specifieke lipidensoorten in het bloed te meten, ’ zegt Johan Auwerx.

In een begeleidend artikel dat tegelijkertijd werd gepubliceerd, de auteurs identificeren als kenmerken van een gezonde of vette lever een subset van de cardiolipine-lipiden, die de essentiële fosfolipiden zijn in het binnenmembraan van mitochondriën.

In beide kranten de onderzoekers lokaliseren verschillende genetische locaties die de productie van lipidensoorten kunnen reguleren. Door de genetische gegevens van de BXD-muizenpopulatie te vergelijken met gegevens uit zogenaamde genoombrede associatiestudies van lipidengerelateerde aandoeningen bij mensen, ze waren in staat om gemeenschappelijke genen tussen muizen en mensen te identificeren die lipiden reguleren.

"Het analyseren van lipiden en het vinden van hun fysiologische rol is misschien nooit zo eenvoudig als het bestuderen van nucleïnezuren of eiwitten, ", zegt Auwerx. "Maar deze begeleidende studies bieden een basis voor het begrijpen van de genetische regulatie en fysiologische betekenis van lipidensoorten, terwijl het opnieuw het potentieel van Big Data-mining demonstreert om biologische en klinische vragen aan te pakken."