Firmenportrait: Lipidomics in der Anwendung

  • Lipotype wurde im Jahr 2012 als Ausgründung der Labore von Prof. Dr. Kai Simons und Dr. Anrej Shevchenko des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden gegründet. Auf die Gründung folgten schnell zwei Startup-Preise und 2014 schließlich der Markteintritt. Neben eigener und Auftragsforschung folgten zwei europäische IMI-Projekte und ein Horizon 2020 Projekt, sowie Forschung auf Bundes- und Landesebene. Viele weitere Großprojekte sind bereits in der Vorbereitung. Seit 2019 ist Lipotype GMP-zertifiziert und damit der weltweit einzige Lipidomics Dienstleister mit dieser Qualifikation.Lipotype wurde im Jahr 2012 als Ausgründung der Labore von Prof. Dr. Kai Simons und Dr. Anrej Shevchenko des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden gegründet. Auf die Gründung folgten schnell zwei Startup-Preise und 2014 schließlich der Markteintritt. Neben eigener und Auftragsforschung folgten zwei europäische IMI-Projekte und ein Horizon 2020 Projekt, sowie Forschung auf Bundes- und Landesebene. Viele weitere Großprojekte sind bereits in der Vorbereitung. Seit 2019 ist Lipotype GMP-zertifiziert und damit der weltweit einzige Lipidomics Dienstleister mit dieser Qualifikation.

Zu kompliziert, zu teuer, zu langwierig – umfangreiche Lipid-Analysen verschwanden mit Beginn der DNA-Revolution fast vollständig von der Bühne der medizinischen und biologischen Forschung. Erst neue Technologien brachten Lipide zurück auf die Bildfläche. Heute sind sie aus der Forschung nicht mehr wegzudenken, aber von „Lipid-Analyse“ spricht trotzdem keiner mehr.

Noch vor 20 Jahren verhinderten die zur Verfügung stehenden Methoden der Lipidforschung größere Fortschritte. Hohe Preise, lange Analysezeiten von bis zu mehreren Monaten und Ungenauigkeit bremsten die Grundlagen- und industrielle Forschung aus, und verhinderten groß angelegte klinische Studien praktisch gänzlich. Diese Ausgangssituation war letzten Endes die Motivation, aus welcher die Firma Lipotype entstanden ist.

Die eigens entwickelte Technologie setzte von Anfang an auf Massenspektrometrie, um damit die drei Kernprobleme der Lipidforschung anzugreifen: Preis, Analysedauer und Genauigkeit. Von Lipidforschung redet zehn Jahre später keiner mehr, heute sagt man Lipidomics. In Analogie zur Genomik oder Proteomik werden in der Lipidomik die Gesamtheit der Lipide (Fette) identifiziert und analysiert. Je nach Probenart können so mehrere hundert bis einige tausend unterschiedliche Lipid-Moleküle von Relevanz sein.

Die Entwicklung der Shotgun Lipidomics Methode setzt auf Massenspektrometrie. Dadurch können die Lipide der Proben im Hochdurchsatz quantifiziert werden. Mehr als 2300 unterschiedliche Lipide in 30 verschiedenen Lipidklassen (z.B. CHOL, TAG oder CER) werden von der Shotgun Lipidomics Technologie bis auf die strukturelle Ebene der Lipid-Subspezies (z.B. PC 18:0_16:0) abgedeckt. Einen vergleichbaren Lipidomics-Services wird sonst weltweit von keinem anderen Unternehmen bewerkstelligt.

Das Probenmaterial hat wenig Einfluss auf das Analyseergebnis – das sichert die standardisierte Probenaufbereitung ab. Ob Mikroorganismen wie Bakterien und Hefen, Zellkulturen, Körperflüssigkeiten von Blut bis Rückenmarksflüssigkeit, Haut-, Gewebe- oder Organproben – die Bandbreite an Anwendungen ist riesig. Die erforderliche Probenmenge bleibt jedoch minimal.

Bereits 1 µL Blutplasma reicht für eine Analyse aus.

Abseits der technischen Möglichkeiten spielt jedoch auch die Verwertbarkeit der Daten einer analytischen Methode eine wichtige Rolle. Kritisch beäugt wird an dieser Stelle häufig die Konsistenz der Ergebnisse – eine bekannte Schwachstelle der anderen Omics-Technologien. Diese Methode ist jedoch validiert und generiert reproduzierbare Daten [1]. Die technische Varianz liegt bei weniger als 10%. Deshalb ist diese Shotgun Lipidomics Technologie seit 2019 auch GMP-zertifiziert.

Dank einer speziellen Software sind Qualität und Vollständigkeit externer Datenbanken bei der Lipididentifikation kein Thema. In der Forschung zählt letztlich vor allem eins: können die ermittelten Daten verstanden und interpretiert werden. Deshalb steht zur umfangreichen Datentabelle mit „LipotypeZoom“ zusätzlich eine Online-Applikation zur Verfügung. Mit dessen Hilfe können die erhobenen Daten interaktiv analysiert und in unterschiedlichen Darstellungen betrachtet werden. Auch Teilmengen der Lipiddaten, wie zum Beispiel einzelne Lipidklassen, können herausgegriffen werden.

Von Graphen und Princical Component Analysen zu Heatmaps und Vulcano Plots, die Abbildungen können direkt aus der Online-Applikation heruntergeladen und für eine Publikation verwendet werden. Tiefgehende statistische Analysen wie Kohortenvergleiche, Korrelationsanalysen und Pathway-Enrichment werden auf Wunsch auf individueller Basis von Lipid-Statistikern erstellt.

Aufgrund dieser neuen Möglichkeiten hat sich die klinische Forschung in den letzten drei Jahren begonnen zu verändern. Zu Beginn des Jahrzehnts fand Lipidomics fast ausschließlich in der Grundlagenforschung Anwendung. Heute liegen bereits die Ergebnisse der ersten großen Studien mit mehreren tausend Probanden vor.

Themenschwerpunkte der Gesundheitsstudien sind vor allem Zivilisationskrankheiten: Diabetes, Übergewicht und Herzkreislauferkrankungen. Im Fokus sind dabei krankheits-spezifische Lipid-Profile. Solche Lipidsignaturen treten oft schon Jahre vor der Ausprägung diagnostizierbarer Symptome auf und können helfen Risikopatienten frühzeitig mit Vorsorgemaßnahmen zu unterstützen. Vermutlich muss der Begriff „Symptom“ neu interpretiert werden.
In einer kürzlich publizierten Kooperation mit der Universität Lund wurden 3700 Blutplasma-Proben der Malmö Diet and Cancer Studie analysiert. Das entdeckte Lipidprofil besteht aus 77 unterschiedlichen Lipiden und ist trainiert darauf Diabetes Typ 2 bis zu 20 Jahre vorherzusagen. Diese Studie sollte zeigen, dass sich Diabetes viele Jahre vor Eintritt der klassischen Symptome bereits im Lipid-Metabolismus niederschlägt. Lipidomics kann so genutzt werden, um effiziente Maßnahmen zur langfristigen und frühzeitigen Diabetes-Prävention für Risikopatienten zu entwickeln [2].

Zusammen mit der Forschungsgruppe für Ernährungsmedizin des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) wurde Ende des Jahres 2019 eine kleine wissenschaftliche Sensation veröffentlicht: der Nachweis für die biologische Lipid-Stoffwechsel-Uhr. Es wurde gezeigt, dass der circadiane Rhythmus des Lipid-Metabolismus im Verlaufe des Tages unterschiedlich auf externe Lipid-Einflüsse reagiert. Diese Ergebnisse sind sowohl fundamental für die Ernährungsmedizin, als auch für die pharmazeutische Forschung [3].

 

Kontakt
Henri Deda
Unternehmenskommunikation
Lipotype GmbH
Tatzberg 47, 01307 Dresden
deda@lipotype.com
 

Referenzen

[1] Michal A Surma et al. An automated shotgun lipidomics platform for high throughput, comprehensive, and quantitative analysis of blood plasma intact lipids. European Journal of Lipid Science and Technology, 2015. doi: 10.1002/ejlt.201500145
[2] Katharina Kessler et al. Shotgun lipidomics discovered diurnal regulation of lipid metabolism linked to insulin sensitivity in non-diabetic men. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2019. doi: 10.1210/clinem/dgz176
[3] Céline Fernandez et al. Plasma lipidome and prediction of type 2 diabetes in the population-based Malmö diet and cancer cohort. Diabetes Care, 2019. doi: 10.2337/dc19-1199
 

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