绘制脂肪图谱：微流体和质谱如何揭示脂质景观

了解脂肪分子在生物体内的分布和功能是揭示衰老、疾病和新陈代谢机制的关键。秀丽隐杆线虫是一种透明的线虫，由于其与人类基因相似且解剖结构清晰，是研究脂肪储存的广泛使用的模型。然而，在如此微小的生物体中以高分辨率可视化脂质是一项重大的技术挑战。

日本冈山大学的研究团队由藤原昌三（Masazumi Fujiwara）教授及其博士生萨拉·曼迪奇（Sara Mandic）领导，与荷兰马斯特里赫特大学的罗恩·马·希伦（Ron MA Heeren）教授合作，开发了一种基于微流体的新型工作流程，可对秀丽隐杆线虫进行高分辨率3D脂质成像。他们的研究成果于2025年7月8日发表在《科学报告》（Scientific Reports）杂志上。

该团队将基质辅助激光解吸电离质谱成像 (MALDI-MSI) 与传统脂质染色技术相结合，以绘制线虫体内脂质分子的身份和位置。为了保存内部结构，将幼虫成虫排列并固定在定制设计的微流控芯片上，芯片嵌入明胶-羧甲基纤维素混合物中，使用冷冻切片机切片，并通过 MALDI-MSI 进行分析。每张切片还进行了油红O染色，以突出中性脂肪，从而确认并补充成像结果。

“这是我们第一次能够以如此高的空间分辨率绘制秀丽隐杆线虫的脂质分布图，同时保留内部结构，”Mandic 解释道。

传统的脂质分析技术通常需要权衡利弊——要么染色脂质而不识别它们，要么测量脂质而不保留空间信息。而这种新方法兼顾了两者：它可以检测特定的脂质分子并显示它们在体内的位置。在样品制备过程中保留线虫内部解剖结构的能力是理解脂质在不同组织中行为的关键。

“我们的技术为研究人员提供了一种可靠的方法来研究单个线虫特定组织中的脂肪动态，”曼迪奇解释道。

利用该方法，研究小组鉴定出几种聚集在不同解剖区域的脂质，包括咽喉、肠道和生殖系统。例如，一种与胆固醇代谢相关的脂质主要存在于咽喉和前肠，这表明它在营养吸收中可能发挥作用。这些发现得益于该方法的结构保存，为了解脂肪分子如何在线虫的不同部位组织和发挥作用提供了宝贵的见解。

研究人员还将分析范围扩展到二维成像之外。通过排列和堆叠连续的组织切片，他们创建了单个线虫的三维重建图，提供了脂质分布的全身视图，并具有出色的解剖细节。

这种方法使他们能够直观地观察脂质在整个约1毫米长的生物体中的排列方式——这在以前是前所未有的。重要的是，该方法被证明具有高度的可重复性。个体线虫之间的差异大于任何技术上的不一致，证明了该工作流程的准确性和稳定性。

“这种方法让我们不仅能够看到脂质的存在，还能看到它们在体内的具体位置——无论是在肠道、咽喉还是胚胎中，”Mandic 补充道。

由于秀丽隐杆线虫与人类共享许多基本生物学途径，这项技术对生物医学研究具有深远的影响。它能够研究脂质在基因突变、环境压力、药物治疗和衰老等人类健康和疾病的关键因素下的行为。该团队目前计划将此工作流程应用于各种秀丽隐杆线虫菌株，包括携带疾病相关突变的菌株，并将该技术与脂质定量工具相结合。

“我们的工作为以一种全新的方式可视化脂质生物学打开了大门——这种方式精确、可重复且细节丰富，”曼迪奇总结道。

总而言之，这项研究为研究人员提供了一种强有力的工具，可以在器官特定水平上检查秀丽隐杆线虫的脂肪代谢，为更深入地了解衰老、代谢紊乱和疾病机制铺平了道路。

更多信息： Sara Mandic 等人，《秀丽隐杆线虫脂质分子信息与解剖学关联方法的开发》，《科学报告》（2025）。DOI ：10.1038/s41598-025-09577-9

期刊信息： 科学报告