Morbus Fabry: Molekulare Landkarte von Lipiden im Gewebe
Forschende am Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) ist es erstmals gelungen, zwei komplementäre Analyseverfahren für eine hochauflösende molekulare Landkarte von Gewebe zu verbinden. Diese macht unterschiedliche Biomoleküle gleichzeitig sichtbar und zeigt ihre räumliche Anordnung. Die Entwicklung und ihre Anwendung bei Morbus Fabry haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun in Analytical Chemistry (https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c07622) veröffentlicht.
Das Team kombinierte Raman-Mikroskopie und AP-MALDI (Atmospheric-Pressure Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) inklusive Massenspektrometriebildgebung, AP-MALDI-MSI. Eine eigens entwickelte Software führte beide Datensätze automatisiert zusammen und ordnete sie demselben Gewebeabschnitt mit mikrometergenauer Präzision zu. Als Anwendungsbeispiel untersuchten die Forschenden Herzgewebe von Mäusen mit Morbus Fabry. Bei dieser seltenen genetischen Stoffwechselerkrankung werden Globotriaosylceramide (Gb3) nicht ausreichend abgebaut und lagern sich im Laufe der Zeit in Organen ab.
Für die automatisierte Koregistrierung der Herzgewebeaufnahmen mittels Raman-Mikroskopie und AP-MALDI-MSI legten die Forschenden diese pixelgenau übereinander. „Erst die Kombination von Raman-Mikroskopie und bildgebender Massenspektrometrie ermöglicht ein aussagekräftiges Bild der molekularen Vorgänge im Gewebe. Für eine verlässliche diagnostische Einschätzung ist es wichtig zu wissen, wo genau im Gewebe sich Gb3-Moleküle anreichern“, sagt Prof. Sven Heiles, Leiter der Nachwuchsgruppe Lipidomics am ISAS und einer der korrespondierenden Autorinnen und Autoren.
Die molekulare Landkarte zeigte bei der Fabry-Krankheit: Gb3 verteilt sich nicht gleichmäßig im Herzgewebe. Stattdessen bilden unterschiedliche molekulare Varianten von Gb3 kleinste, räumlich klar abgegrenzte Ablagerungen. „Zwar sind die genetische Ursache der Fabry Krankheit und erhöhte Gb3 Spiegel im Blut seit Langem bekannt. Auch typische Zielorgane mit Lipidspeicherung wurden in Studien beschrieben. Aber wie sich die Lipide im menschlichen Gewebe auf zellulärer und subzellulärer Ebene verteilen und welche interindividuelle Heterogenität dabei besteht, war bislang nur unzureichend charakterisiert. Die neuen Erkenntnisse könnten zukünftig helfen, den Krankheitsverlauf besser zu verstehen“, erläutert Prof. Kristina Lorenz, Leiterin der Abteilung Translationale Forschung am ISAS und ebenfalls korrespondierende Autorin.
Als Nächstes soll das Verfahren auf Gewebeproben von Patientinnen und Patienten mit der Fabry-Krankheit übertragen werden.
Quelle: Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften