Supratimas, kaip riebalų molekulės pasiskirsto ir veikia gyvuose organizmuose, yra svarbiausia atskleisti senėjimo, ligos ir metabolizmo mechanizmus. Caenorhabditis elegans, skaidrus apvalias kirminas, yra plačiai naudojamas modelis riebalų kaupimui tirti dėl jo genetinio panašumo su žmonėmis ir tiksliai apibrėžta anatomija. Tačiau tokio mažo organizmo lipidų vizualizavimas aukštos skiriamosios gebos buvo svarbus techninis iššūkis.
Tyrimų komanda Okeramos universitete, Japonijoje, vadovaujama profesoriaus Masazumi Fujiwara ir jo daktaro laipsnio. Studentė Sara Mandic, bendradarbiaudama su profesoriumi Ronu Ma Heerenu iš Mastrichto universiteto, Nyderlandai, sukūrė naują mikrofluidiką pagrįstą darbo eigą, leidžiančią didelės skiriamosios gebos, 3D lipidų vaizdavimui C. elegans. Jų išvados buvo paskelbtos žurnale Mokslinės ataskaitos 2025 m. Liepos 8 d.
Komanda sujungė matricos padedamą lazerinę desorbciją/jonizacijos masės spektrometrijos vaizdą (MALDI-MSI) su įprastiniais lipidų dažymo būdais, kad būtų galima nustatyti lipidų molekulių tapatumą ir vietą kirminų viduje. Siekiant išsaugoti vidines struktūras, jauni suaugusiųjų nematodai buvo suderinti ir imobilizuoti pagal pagal užsakymą suprojektuotą mikrofluidinį mikroschemą, įterptą į želatinos ir karboksimetil-celiuliozės mišinį, padalintą naudojant kriotomą ir analizuojamas per Maldi-MSI. Kiekvienoje sekcijoje taip pat buvo naudojamas aliejus raudonas O dažymas, kuris pabrėžia neutralius riebalus, kad būtų patvirtinti ir papildyti vaizdo gavimo rezultatus.
„Tai yra pirmas kartas, kai mes sugebėjome susieti lipidų pasiskirstymą C. elegans su tokia erdvine skiriamąja geba, tuo pačiu išsaugodami vidines struktūras“, – aiškina Mandic.
Įprasti lipidų analizės metodai dažnai apima kompromisus-dažant lipidus jų nenustatant ir neišmatuojant jų neišsaugant erdvinės informacijos. Šis naujas metodas atlieka abu: jis nustato specifines lipidų molekules ir parodo, kur jos yra kūno viduje. Gebėjimas išlaikyti vidinę kirminų anatomiją ruošiant mėginius, norint suprasti, kaip lipidai elgiasi skirtinguose audiniuose.
„Mūsų technika suteikia tyrėjams patikimą būdą ištirti riebalų dinamiką konkrečiuose vieno nematodo audiniuose“, – aiškina Mandicas.
Taikydama savo metodu, komanda nustatė keletą lipidų, kurie suskirstė į atskirus anatominius regionus, įskaitant ryklės, žarnyno ir reprodukcinę sistemą. Pavyzdžiui, vienas lipidas, susijęs su cholesterolio metabolizmu, daugiausia buvo rasta ryklės ir priekinėje žarnyne, o tai rodo galimą vaidmenį absorbuojant maistines medžiagas. Šios išvados, padarytos pagal metodo struktūrinį išsaugojimą, suteikia vertingos informacijos apie tai, kaip organizuojamos riebalų molekulės, ir veikia įvairiose kirminų dalyse.
Tyrėjai taip pat išplėtė savo analizę ne tik dvimatį vaizdą. Lygindami ir sukraunant iš eilės audinių skilteles, jie sukūrė trijų matmenų atskirų nematodų rekonstrukcijas, siūlydami viso kūno lipidų pasiskirstymo vaizdą su nuostabia anatomine detale.
Šis požiūris leido jiems vizualizuoti, kaip lipidai yra išdėstyti visame ~ 1 mm ilgio organizme-to, ko anksčiau nebuvo pasiekta tokiu tikslumo lygiu. Svarbu tai, kad metodas buvo labai atkuriamas. Atskirų nematodų variantai buvo didesni nei bet kokie techniniai neatitikimai, parodantys darbo eigos tikslumą ir tvirtumą.
„Šis metodas leidžia mums pamatyti ne tik tai, kokie yra lipidai, bet ir ten, kur jie yra kūno viduje – ar žarnyne, ryklėje ar embrionuose“, – priduria Mandic.
Kadangi C. elegans turi daugybę esminių biologinių būdų su žmonėmis, ši technika turi didelę įtaką biomedicininiams tyrimams. Tai leidžia ištirti lipidų elgseną reaguojant į genetines mutacijas, aplinkos stresą, vaistų gydymą ir senėjimą – visus pagrindinius žmonių sveikatos ir ligų veiksnius. Dabar komanda planuoja pritaikyti šią darbo eigą įvairioms C. elegans padermėms, įskaitant tas, kurios nešioja su liga susijusias mutacijas, ir integruoti techniką su lipidų kiekybinio įvertinimo priemonėmis.
„Mūsų darbas atveria duris, kaip vizualizuoti lipidų biologiją visiškai nauju būdu – tai yra tiksli, atkuriama ir turtinga išsamiai“, – reziumuoja Mandicas.
Iš viso šis tyrėjams tyrėjams suteikiama galinga įrankis, skirtas tirti riebalų metabolizmą konkrečiam organų lygiui C. elegans, paruošia kelią gilesnėms įžvalgoms apie senėjimą, metabolinius sutrikimus ir ligos mechanizmus.