Συχνά σκεφτόμαστε την εμβρυϊκή ανάπτυξη ως μια χορογραφία με πρώτους και δεύτερους σολίστ το DNA και τις πρωτεΐνες. Υπάρχουν όμως και άλλα μέλη του μπαλέτου που διαμορφώνουν αθόρυβα την «παράσταση», τα λιπίδια. Αυτά τα μόρια δεν είναι απλώς καύσιμο, παίζουν δομικούς και λειτουργικούς ρόλους καθώς αναπτύσσονται τα έμβρυα.
Παρά τις προόδους στη γονιδιωματική οι επιστήμονες δεν κατανοούν ακόμη πλήρως τη διαδικασία του μεταβολισμού σε διαφορετικά μέρη του σώματος κατά την ανάπτυξη. Ένα μεγάλο μέρος του παζλ είναι τα λιπίδια, τα οποία ποικίλλουν σημαντικά σε δομή και λειτουργία και είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο να χαρτογραφηθούν σε ολόκληρους οργανισμούς, τόσο σε υψηλή ανάλυση όσο και σε βάθος χρόνου.
Προηγούμενες τεχνικές προσέφεραν μόνο αποσπασματικές εικόνες, αλλά χωρίς έναν λεπτομερή άτλαντα οι επιστήμονες δεν μπορούν να εντοπίσουν πού και πότε εμφανίζονται συγκεκριμένα λιπίδια στο αναπτυσσόμενο σώμα. Αυτό έχει περιορίσει την ικανότητά τους να κατανοήσουν όχι μόνο τη βασική βιολογία, αλλά και το πώς μπορούν να ριζώσουν οι μεταβολικές διαταραχές ή οι συγγενείς ασθένειες.
Μια ομάδα ερευνητών στο Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάνης (EPFL) ανέπτυξε τώρα μια νέα υπολογιστική μέθοδο που της επέτρεψε να κατασκευάσει τον πρώτο τετραδιάστατο χάρτη λιπιδίων ενός εμβρύου σπονδυλωτού και συγκεκριμένα του ψαριού-ζέβρα. Ο όρος «4D» αναφέρεται στη χαρτογράφηση λιπιδίων στις τρεις διαστάσεις του χώρου συν την τέταρτη διάσταση του χρόνου, η οποία καταγράφει το πώς αλλάζουν οι κατανομές λιπιδίων καθώς αναπτύσσεται το έμβρυο.
Οι επιστήμονες, χρησιμοποιώντας έναν καινοτόμο συνδυασμό φασματομετρίας μάζας απεικόνισης και ένα νέο υπολογιστικό πλαίσιο που ονομάζεται uMAIA, παρακολούθησαν πάνω από 100 τύπους λιπιδίων του ψαριού στον χώρο και τον χρόνο.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα λιπίδια σχηματίζουν άκρως οργανωμένα μοτίβα που ταιριάζουν με τις ανατομικές δομές. Για παράδειγμα, ορισμένα σφιγγολιπίδια, τα οποία είναι σημαντικά για τις κυτταρικές μεμβράνες και τη σηματοδότηση, συσσωρεύονται στην κύστη κολύμβησης, ένα όργανο του ψαριού που είναι ανάλογο με τους ανθρώπινους πνεύμονες. Άλλα λιπίδια συγκεντρώνονται σε αναπτυσσόμενες περιοχές του εγκεφάλου ή σε περιοχές σχηματισμού οστών. Αυτά τα χωρικά μοτίβα υποδηλώνουν ότι τα λιπίδια παίζουν βασικούς ρόλους στη διαμόρφωση της λειτουργίας και της ταυτότητας των οργάνων.
Η γνώση του πού και πότε εμφανίζονται τα λιπίδια μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν τις ασθένειες, όπως είναι οι συγγενείς μεταβολικές διαταραχές. Θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στην αναγεννητική ιατρική ή στη μηχανική ιστών. Και επειδή ο μεταβολισμός των λιπιδίων συχνά διαταράσσεται σε ασθένειες όπως ο καρκίνος ή η νόσος Αλτσχάιμερ, αυτός ο άτλαντας προσφέρει μια βάση για σύγκριση.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Nature Methods.
Πηγή: EPFL
