Entwicklung eines Derivatisierungsverfahrens für den zielgerichteten ortsaufgelösten Nachweis oxidierter Lipide mittels Matrix-unterstützter Laserdesorptions/Ionisations Massenspektrometrie (MALDI-MSI)

• Antragstellerin: Dr. Patricia Prabutzki
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565977762

Lipide sind eine äußerst vielfältige Gruppe von Biomolekülen, die nicht nur passive Bausteine von Zellmembranen sind. Sie haben eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionen, darunter Energiespeicherung, Stoffwechsel, zelluläre Signalübertragung und Immunmodulation. Die Lipidzusammensetzung verschiedener Gewebe wird sorgfältig reguliert, oxidativer Stress kann den Lipidstoffwechsel jedoch stören. Insbesondere die Reaktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs) innerhalb komplexer Lipide führt zur Bildung oxidierter Lipide einschließlich reaktiver Carbonylverbindungen, die Proteine und andere Biomoleküle schädigen können. Einige dieser nicht-enzymatisch gebildeten oxidierten Lipide gelten inzwischen als Mediatoren bei der Entstehung von Krankheiten, wie Atherosklerose, metabolischer Fettlebererkrankung (MASLD) und Leberkrebs. Die Rolle der (oxidierten) Lipide bei der Tumorentwicklung ist besonders interessant, da Lipide die Mikroumgebung des Tumors in jedem Stadium der Krebsentwicklung beeinflussen, einschließlich der Unterdrückung der Immunabwehr. Trotz des zunehmenden Interesses an der Rolle und Funktion oxidierter Lipide ist ihre Analyse sehr schwierig und verbesserte Methoden werden dringend benötigt. Insbesondere räumliche Informationen über oxidierter Lipide können unser Verständnis ihrer Rolle bei Krankheitsentwicklung und -verlauf verbessern. Dazu gehört auch die Untersuchung potenzieller Oxidationsstellen in den entsprechenden Geweben. Die matrixunterstützte Laser-Desorptions/Ionisations-Massenspektrometrie (MALDI-MSI) ist daher ein geeignetes Instrument, um unser Verständnis dieser physiologisch relevanten Moleküle zu erweitern. Der Nachweis oxidierter Lipide wird jedoch in der Regel durch ihre sehr geringe Konzentration im Vergleich zu nicht oxidierten Lipiden und ihre große strukturelle Vielfalt erschwert. Diese Hindernisse müssen überwunden werden, um die funktionelle Rolle und die Relevanz oxidierter Lipide beim hepatozellulären Karzinom mittels MALDI-MSI zu untersuchen. Ein möglicher Weg zur verbesserten Analyse oxidierter Lipide ist die Verwendung spezifischer Derivatisierungsreagenzien wie 2,4-Dinitrophenylhydrazin (DNPH), 7-(Diethylamino)-cumarin-3-carbohydrazid (CHH) und 2-Picolylamin (2-PA). Das Hauptziel dieses Projekts ist daher die Entwicklung eines Derivatisierungsverfahrens, um die Sensitivität und Selektivität für den gezielten Nachweis von oxidierten Lipiden in MALDI-MSI zu verbessern. Durch den Einsatz der entwickelten Methodik zur Entschlüsselung der räumlichen Verteilung oxidierter Lipide in nicht erkranktem Lebergewebe und hepatozellulärem Karzinom wird die vorgeschlagene Methode die Visualisierung der Verteilung oxidierter Lipide ermöglichen. Die molekularen räumlichen Informationen werden unser Verständnis ihrer Rolle bei zellulären Prozessen und Krankheitszuständen, z. B. Tumorwachstum oder Widerstand gegen die Zerstörung durch das angeborene Immunsystem, fördern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeberin: Professorin Eva Cuypers