发光胆固醇有助于科学家对抗心脏病

该图像捕获了LipoGlo斑马鱼中NanoLuc蛋白发出的亮蓝光（化学发光）。通过将这种发光酶附着在坏胆固醇颗粒上，研究人员能够想象每条鱼中存在多少胆固醇，以及它所在的体内。上图显示斑马鱼胚胎发育24小时后，其大量球形蛋黄中散发出许多胆固醇颗粒。随后每24小时拍摄一次图像，显示斑马鱼胚胎中的胆固醇水平在3到4天之间达到峰值。

一项新开发的技术显示动脉堵塞了活鱼中的脂肪和蛋白质复合物，这使得卡内基，约翰霍普金斯大学和梅奥诊所的研究人员可以一瞥如何研究心脏病的实际情况。他们的研究目前被用于寻找抗击心血管疾病的新药，现已发表在NatureCommunications上。

脂肪分子，也称为脂质，如胆固醇和甘油三酯，通过称为载脂蛋白-B的蛋白质或简称ApoB在循环系统周围穿梭。这些脂质和蛋白质的复合物被称为脂蛋白，但可能更常被称为“坏胆固醇”。

有时这种脂肪和胆固醇的运输装置停在其轨道上并嵌入血管的侧面，形成危险的积聚。这些沉积物称为斑块，使动脉壁变硬，使心脏泵血更加困难，最终导致心脏病发作。

“这些含ApoB的脂蛋白直接负责在血管中产生斑块，因此了解它们对于对抗全球心血管疾病的流行至关重要，”主要作者JamesThierer解释说，他是约翰霍普金斯大学研究生，在卡内基部门做研究胚胎学

确定降低血液中斑块形成脂蛋白水平的方法可以挽救生命。但ApoB是一种非常大的蛋白质复合物，因此很难使用传统的分子生物学研究技术进行研究。

因此，Thierer和Carnegie的StevenFarber与MayoClinic的同事一起开发了LipoGlo系统，该系统使用最先进的基因组工程技术，用一种发光酶标记ApoB，该酶类似于点燃萤火虫的酶。这使他们能够监测幼虫斑马鱼中ApoB复合物的运动。他们的方法非常敏感，可用于测量几乎微观的血液中的脂蛋白，使研究人员能够进行许多与小斑马鱼幼虫中的人类相同的医学测试。

“他汀类药物已经帮助了很多人并挽救了许多生命，但人们每年仍然死于心血管疾病，因此迫切需要新的医疗策略来了解和预防动脉斑块的积聚，”法伯说。“我们的LipoGlo系统允许我们在一只微小的幼虫斑马鱼中研究ApoB，使我们能够尝试成千上万种潜在的药物，并在大海捞针中找到针对这种可怕疾病的下一种治疗方法。这种全动物筛查方法是不可能在任何其他脊椎动物“

目前，美国医生通过测量脂蛋白成分（如脂肪和胆固醇）的血液浓度来间接确定动脉硬化的风险。但它是一种不完美的工具，在某些情况下可能会低估风险。

LipoGlo允许Farber和他的团队直接观察脂质蛋白在极小的材料样本中的浓度，大小和分布，这样他们最终可以阐明对抗心脏病风险的方法。

使用这个系统，Thierer，Farber和MayoClinic的StephenEkker也发现了一种名为pla2g12b的神秘基因，它对含有ApoB的脂蛋白的大小和数量都有很大的影响。目前尚不清楚这种基因究竟是如何起作用的，但进一步的研究可以帮助研究小组了解为什么心脏病在家庭中运行或者指出控制血液中脂蛋白数量的新策略。

“虽然要完全了解动脉粥样硬化的过程还有很多工作要做，但这些研究结果表明，我们的LipoGLo工具有能力改变我们对脂蛋白生物学的理解，这将对未来治疗心脏病的策略产生重要影响，”Farber总结道。