Morbus Fabry – molekulare Landkarte von Lipiden im Gewebe

Die räumliche Verteilung krankheitsrelevanter Biomoleküle im Gewebe liefert entscheidende Erkenntnisse. Oft kündigen molekulare Veränderungen pathologische Prozesse an, bevor morphologische Schäden mikroskopisch sichtbar werden. Eine frühzeitige Diagnose und gezielte Therapien hängen direkt von diesen Informationen ab. Forschende am Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) entwickelten nun einen neuen methodischen Ansatz. Ihnen gelang die Kopplung zweier komplementärer High-End-Analyseverfahren. Das Ergebnis ist eine hochauflösende molekulare Landkarte. Sie zeigt unterschiedliche Biomoleküle und deren räumliche Anordnung simultan.

Kombination von Raman-Mikroskopie und AP-MALDI-MSI

Für diesen Ansatz kombinierte das Team zwei etablierte Technologien. Zum Einsatz kamen Raman-Mikroskopie und Atmosphärendruck-MALDI-Massenspektrometrie-Bildgebung (AP-MALDI-MSI). Die Raman-Mikroskopie erfasst chemische Signaturen von Molekülklassen. Zudem zeigt sie die Gewebestruktur mit einer Pixelgröße von bis zu zwei Mikrometern.

Komplementär dazu identifiziert und lokalisiert das AP-MALDI-MSI-Verfahren einzelne Moleküle. Dies geschieht hochpräzise mit einer Pixelgröße von bis zu fünf Mikrometern. Eine eigens entwickelte Software führt beide Datensätze automatisiert zusammen. Sie ordnet die Daten mikrometergenau demselben Gewebeabschnitt zu.

Validierung am Krankheitsmodell Morbus Fabry

Die Forschenden validierten die Methode an Herzgewebe von Mäusen mit Morbus Fabry. Bei dieser seltenen lysosomalen Speicherkrankheit ist der Abbau bestimmter Lipide gestört. Es betrifft insbesondere Globotriaosylceramide (Gb3). Diese lagern sich in lebenswichtigen Organen wie Herz oder Niere ab. Unbehandelt führt dies zu schweren Organschäden. Für die Fusion der Bilddaten legte die Software die Aufnahmen pixelgenau übereinander.

„Erst die Kombination von Raman-Mikroskopie und bildgebender Massenspektrometrie ermöglicht ein aussagekräftiges Bild der molekularen Vorgänge im Gewebe. Für eine verlässliche diagnostische Einschätzung ist es wichtig zu wissen, wo genau im Gewebe sich Gb3-Moleküle anreichern“, sagt Prof. Dr. Sven Heiles.

Mikrometergenaue Kartierung zellulärer Lipid-Ablagerungen

Die kombinierte Analytik offenbarte ein ungleichmäßiges Verteilungsmuster von Gb3 im Herzgewebe. Verschiedene molekulare Gb3-Varianten bilden räumlich streng abgegrenzte Mikro-Ablagerungen. „Zwar sind die genetische Ursache der Fabry Krankheit und erhöhte Gb3 Spiegel im Blut seit Langem bekannt. Auch typische Zielorgane mit Lipidspeicherung wurden in Studien beschrieben. Aber wie sich die Lipide im menschlichen Gewebe auf zellulärer und subzellulärer Ebene verteilen und welche interindividuelle Heterogenität dabei besteht, war bislang nur unzureichend charakterisiert. Die neuen Erkenntnisse könnten zukünftig helfen, den Krankheitsverlauf besser zu verstehen“, erläutert Prof. Dr. Kristina Lorenz.

Ausblick auf Klinik und weitere Indikationen

Im nächsten Schritt soll die Übertragung auf humane Gewebeproben von Fabry-Patient:innen erfolgen. Die komplementäre Methodik soll helfen, individuelle Krankheitsmechanismen besser zu verstehen. Daraus sollen neue Ansätze für Diagnostik und Therapie entstehen. Neben Morbus Fabry eignet sich die Methode für viele pathologische Fragestellungen. Dazu gehören insbesondere kardiovaskuläre Erkrankungen und andere metabolische Störungen.

Quelle

Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e. V. (07/2026)