29. September 2015 Die LUX SCORE: Eine norddeutsch-indische Erfolgsgeschichte in der Lipidforschung

Ohne Lipide – nicht ganz korrekt auch als Fette bezeichnet - keine lebenden Organismen! Fettmoleküle sind wichtig, gar unentbehrlich: Lipide sind wahre Tausendsassas - werden als Strukturkomponenten in Zellmembranen, als Energiespeicher oder als Signalmoleküle gebraucht – jede einzelne Gewebeart und jedes Organ enthält unterschiedliche Lipide. Beschreibt man die gesamte Ausstattung von Zellen, Geweben oder Organismen, so spricht man vom Lipidom. Lipidomics, eine noch relativ junge wissenschaftliche Disziplin, stellt sich der Aufgabe alle Lipide in einem Organismus, Zelle oder Organelle zu identifizieren und deren Menge zu bestimmen. Im komplexen Zusammenspiel von Art und Funktion einzelner Lipide liegt der Schlüssel für viele Stoffwechselerkrankungen wie Fettleibigkeit, Atherosklerose, Schlaganfall, Bluthochdruck und Diabetes. Aber auch in degenerativen Erkrankungen und Krebs rückt die Lipidbiologie zunehmend in den Fokus des wissenschaftlichen Interesses und verabschiedet sich somit endgültig vom Aschenputtel Dasein in der Forschung. Bisher wurden voralldingen Lipidome von Modellorganismen wie z. B. von Hefezellen, Fruchtfliegen oder Mäusen erfolgreich analysiert. Doch wie relevant sind diese Ergebnisse für die Humanmedizin wenn letztlich nicht die gleichen Lipidstrukturen vorliegen? Bisher gibt es keine allgemein anerkannte Methode, um Lipidome miteinander zu vergleichen. Dr. Dominik Schwudke, Leiter der Bioanalytischen Chemie am Forschungszentrum Borstel, begann zusammen mit Chakravarty Marella vor fünf Jahren am National Centre for Biological Sciences (NCBS - TIFR, Bangalore, Indien) die LUX Score zu entwickeln, die die Ähnlichkeit (Homologie) von Lipidomen bestimmt. Dabei analysierten sie Lipidome in einer Weise, die ursprünglich in der Genetik angewendet wurde, um Genome miteinander zu vergleichen. Zugrunde liegen hier die chemischen Strukturen der Lipide, die bioinformatisch so ausgewertet werden, als ob sie individuelle Gene wären. Wenn Lipide strukturell verschieden sind, kann man dies präzise bestimmen und mit der LUX-Score zusammenfassen. Dabei handelt es sich um ein Ähnlichkeitsmaß von 0 bis 1, wobei 0 für komplette Übereinstimmung steht und 1 für sehr verschieden. Die LUX Score wurde zuerst an Modellsystemen getestet, deren zugrundeliegenden genetischen Veränderungen bekannt waren. Dabei erwies sich die LUX Score, obwohl nur Lipidstrukturen verglichen werden als so aussagekräftig, dass die zugrunde liegende Genetik exakt wiedergegeben wurde. Die Anwendbarkeit der LUX Scores wurde dann weiter untersucht, indem verschiedene Gewebe der Fruchtfliege verglichen wurden. Diese Studien sind von D. Schwudke, C. Marella und A.E. Torda (Universität Hamburg) in der aktuellen Ausgabe von PLOS Computational Biology veröffentlicht (Plos Comput Biol0(0):e1004511, doi:10.1371/journal.pcbi.10045119). Die Forschung erfolgte im Rahmen der deutschen Gesundheitszentren für Infektions- (DZIF) und Lungenforschung (DZL). Welche weiteren Möglichkeiten eröffnet die LUX Score? Wird es möglich anhand der LUX Score aussagekräftige Analysen an krankhaft veränderten humanen Organen zu machen? Lipidmuster zu definieren, die als diagnostische Signaturen zur Erkennung von Krankheiten eingesetzt werden können? Dies wäre ein weiterer Schritt in die viel beschworene personalisierte Medizin mit maßgeschneiderten Therapieansätzen. Dominik Schwudke sieht dahingehend viel Potential: "Zur Zeit transferieren wir unsere Erfahrungen mit der LUX-Score auf Lungengewebe und finden tatsächlich neue Möglichkeiten Lungenkrebs und COPD, anhand veränderter Lipidome zu charakterisieren und kommen somit krankhaften Veränderungen des Lipidstoffwechsels auf die Spur." HINWEIS: Lipidomics Forum 2015, 15. - 17. November 2015, Forschungszentrum Borstel, http://lipidomics-forum.fz-borstel.de/ KONTAKT: Dr. Dominik Schwudke, Forschungszentrum Borstel, Tel. 04537-188.2320, dschwudke@fz-borstel.de