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Massenspektrometrie : Rasche Analyse von Molekülen

  • -Aktualisiert am

Mit dem Nims-Verfahren lassen sich Blutproben nun einfacher Analysieren Bild: ddp

Verdampfen mit Lasern statt aufwendiger Vorbereitung der Proben: Amerikanische Wissenschaftler haben ein ungewöhnliches Verfahren erforscht, mit dem Moleküle aus einer komplexen Probe herausgelöst werden können.

          Für Analysen der Zusammensetzung biologischer Proben und der Struktur von Molekülen gilt die Massenspektrometrie schon längst als unverzichtbar. Eine Entwicklung, die amerikanische Forscher jetzt vorgestellt haben, könnte die Möglichkeiten des Verfahrens noch erweitern. Es handelt sich dabei um eine neuartige Technik, mit der Proben wie Blut und Urin oder auch einzelne Zellen ohne aufwendige Vorbereitung untersucht werden können.

          Ein Massenspektrometer ist im Prinzip eine hochempfindliche Molekülwaage. Die Probenmoleküle werden in einem elektrischen Feld aufgeladen und anschließend nach ihrem Verhältnis von Masse zu Ladung getrennt. Aus den Daten kann man dann auf die Identität der Moleküle schließen. Trent Northen, Oscar Yanes sowie Gary Siuzdak vom Scripps-Forschungsinstitut in La Jolla (Kalifornien) und ihre Kollegen beschreiben in der Zeitschrift „Nature“ (Bd. 449, S.1033) ein ungewöhnliches Verfahren, mit dem Moleküle aus einer komplexen Probe herausgelöst und ionisiert werden können.

          Probenvorbereitung lassen sich einsparen

          Bei dem als Nims (“Nanostructure-Initiator Mass Spectrometry“) bezeichneten Verfahren verwendet man spezielle Probenträger. Diese bestehen aus einem Siliziumplättchen, dessen Oberfläche geätzt wird. In die Nanometer großen Vertiefungen füllen die Forscher sogenannte Initiator-Moleküle und bringen anschließend die Probe auf, etwa einen Bluttropfen. Im nächsten Schritt strahlt man Laserlicht auf die Vertiefungen. Die Initiator-Moleküle verdampfen dabei schlagartig, so dass der Analysenprobe quasi der Boden unter den Füßen weggezogen wird. Die Probenmoleküle werden dabei in ionisierter Form mitgerissen.

          Wie Northen und seine Kollegen gezeigt haben, lässt sich mit diesem Verfahren die sonst notwendige Probenvorbereitung einsparen. Direkt aus Urin, Blut oder Gewebeproben konnten die Forscher winzige Mengen von Stoffwechselprodukten, Peptiden, Proteinen oder Wirkstoffen nachweisen. So haben sie beispielsweise in einer Krebszelle bestimmte Phospholipide aufgespürt, die als Biomarker für die Erkrankung gelten. Dank der hohen räumlichen Auflösung von 150 Nanometern, die bei dem Verfahren erreicht werden kann, ließ sich die Krebszelle vom umliegenden Gewebe unterscheiden.

          Massenspektrometrie lässt sich noch vielseitiger nutzen

          Biologische Proben für die Massenspektrometrie werden üblicherweise mittels zweier Verfahren behandelt, die als Elektrospray-Ionisation (Esi) und Matrix-unterstützte Laserdesorption/-ionisation (Maldi) bekannt sind. Offenbar lässt sich durch Nims die Massenspektrometrie noch vielseitiger nutzen. Wie die kalifornischen Wissenschaftler ermittelten, scheint das Verfahren vor allem für kleine Moleküle wie Stoffwechselprodukte geeignet zu sein.

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