Científicos de la EPFL y la Universidad de Wisconsin-Madison han llevado a cabo uno de los estudios de lipidómica más extensos hasta la fecha, conectando casi 150 especies diferentes de lípidos con sus respectivos reguladores genéticos, revelando firmas de salud y enfermedad metabólicas. Publicado en dos artículos en Cell Systems, el estudio es un hito para la ciencia de la salud metabólica.
La biología está envuelta en lípidos: grasas, aceites e incluso ceras envuelven las células y sus orgánulos, median el flujo de vastas redes de información biológica, protegen los tejidos frágiles y almacenan energía esencial en múltiples organismos.
Pero a pesar de su importancia, los lípidos han estado tradicionalmente entre las biomoléculas más difíciles de estudiar debido a la diversidad de sus estructuras moleculares, que no están determinadas por bloques de construcción bien definidos y reglas simples que gobiernan el ADN, el ARN y las proteínas. Y esta diversidad significa que, a diferencia de construir y analizar bases de datos de genomas y transcriptomas, los lípidos requieren procedimientos analíticos más personalizados.
Debido a esto, es muy difícil estudiar la función fisiológica de la gran mayoría de las especies de lípidos o la forma en que se regulan con tanta precisión en las células. Pero mientras las tecnologías de la lipidómica están progresando, traducir sus hallazgos en aplicaciones médicas e introducirlos en los laboratorios clínicos sigue siendo un desafío considerable.
Este es el desafío que asumió el equipo de Johan Auwerx en la EPFL , en colaboración con el grupo de Dave Pagliarini en la Universidad de Wisconsin-Madison al medir casi 150 especies de lípidos en la sangre y el hígado de ratones. También siguieron esto identificando los reguladores genéticos de cada especie de lípido, así como sus funciones fisiológicas.
Los investigadores utilizaron enfoques de genética de sistemas para combinar los datos de lipidómica con otros conjuntos de datos “ómicos” (fenómicos, proteómicos, transcriptómicos) de esta población de ratones (los llamados BXD). El enfoque identificó especies de lípidos en plasma y sangre de diferentes clases de lípidos como firmas de estados metabólicos saludables o no saludables.
Por ejemplo, los científicos demostraron siete especies de triglicéridos en plasma como firmas de hígado graso o saludable y enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD). Su observación fue validada en un modelo dietético y terapéutico independiente de NAFLD en ratones y en plasma de pacientes con NAFLD.
“Este hallazgo alimenta el optimismo de que las especies de lípidos podrían servir como firmas o biomarcadores que reemplazarán las biopsias de tejido invasivas que se utilizan actualmente para diagnosticar enfermedades como NAFLD, simplemente midiendo especies específicas de lípidos en la sangre”, dice Johan Auwerx.
En un artículo complementario publicado al mismo tiempo, los autores identifican como firmas de hígado graso o saludable un subconjunto de lípidos de cardiolipina, que son los fosfolípidos esenciales en la membrana interna de las mitocondrias.
En ambos artículos, los investigadores identifican varias ubicaciones genéticas que pueden regular la producción de especies de lípidos. Al comparar los datos genéticos de la población de ratones BXD con los datos de los llamados estudios de asociación del genoma completo de trastornos relacionados con los lípidos en humanos, pudieron identificar genes comunes entre ratones y humanos que regulan los lípidos.
“El análisis de los lípidos y la búsqueda de su función fisiológica puede que nunca sea tan sencillo como el estudio de los ácidos nucleicos o las proteínas”, dice Auwerx. “Pero estos estudios complementarios proporcionan una base para comprender la regulación genética y la importancia fisiológica de las especies de lípidos, al tiempo que demuestran una vez más el potencial de la extracción de Big Data para abordar cuestiones biológicas y clínicas”.
Fondos
EPFL, Fundación Nacional de Ciencias de Suiza (SNSF), Iniciativa Suiza para la Biología de Sistemas (programa AgingX), Institutos Nacionales de Salud (NIH), Fundación de Ciencias de Austria.
Referencias
Pooja Jha, Molly T. McDevitt, Emina Halilbasic, Evan G. Williams, Pedro M. Quiros, Karim Gariani, Maroun B. Sleiman, Rahul Gupta, Arne Ulbrich, Adam Jochem, Joshua J. Coon, Michael Trauner, David J. Pagliarini , Johan Auwerx. Regulación genética de especies de lípidos plasmáticos y su asociación con fenotipos metabólicos. Cell Systems 13 de junio de 2018. DOI: 10.1016/j.cels.2018.05.009
Pooja Jha, Molly T. McDevitt, Rahul Gupta, Pedro M. Quiros, Evan G. Williams, Karim Gariani, Maroun B. Sleiman, Leo Diserens, Adam Jochem, Arne Ulbrich, Joshua J. Coon, Johan Auwerx, David J. Pagliarini . Los análisis de sistemas revelan funciones fisiológicas y reguladores genéticos de las especies de lípidos hepáticos. Cell Systems 13 de junio de 2018. DOI: 10.1016/j.cels.2018.05.016
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Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.