Immunologen der Universitätsmedizin Mainz verbessern massenspektrometrische Messmethode

Bahnbrechende Neuerung bietet neue Perspektiven für Forschung rund um Immun- und Nervensystem / Publikation in Nature Methods

16.12.2013

Wenn es darum geht, Bestandteile von Zellen oder Körperflüssigkeiten zu analysieren oder neue Medikamente zu entwickeln, führt kein Weg an der Massenspektrometrie vorbei. Es handelt sich dabei um eine hochempfindliche Messmethode, die seit vielen Jahren bei chemischen und biologischen Analysen zum Einsatz kommt. Wissenschaftler vom Institut für Immunologie der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben jetzt die in ihrem Bereich verwendete Messmethode entscheidend verbessert. Zudem haben sie eine Software zur integrierten Auswertung der Messdaten entwickelt: ISOQuant. Auf Basis der optimierten massenspektrometrischen Messmethode lassen sich nun weit mehr Proteine identifizieren als zuvor. Der Weg zur optimierten Messmethode unter Einbeziehung der eigens entwickelten Software wurde in der hochrangingen Fachzeitschrift Nature Methods vorgestellt.

Das Proteom definiert die Gesamtheit aller Proteine einer Zelle. Bei der Proteomanalyse geht es folglich um eine umfassende Darstellung von Proteinen und Peptiden in Zellen oder Körperflüssigkeiten. Jedoch waren bisher viele klassische massenspektrometrische Methoden für die Proteomanalytik verhältnismäßig langsam und relativ schlecht reproduzierbar. Dr. Stefan Tenzer vom Institut für Immunologie und seine Mitarbeiter optimierten eine relativ neue, datenunabhängige Messmethode, die eine hochempfindliche und reproduzierbare Analytik ermöglicht. Damit lassen sich jetzt weit mehr Proteine identifizieren als zuvor. "Die von uns verwendeten Geräte sind im übertragenen Sinne so empfindlich wie eine Waage, die anzeigt, ob sich in einem VW Käfer eine Zwei-Euro-Münze befindet oder nicht", erklärt Tenzer.

Besonders im Fokus von Tenzers Arbeitsgruppe steht die Entwicklung neuartiger Messverfahren für die quantitative Proteomanalytik, insbesondere mithilfe der sog. Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie. Neben der Masse kann auch die Form der Moleküle bestimmt werden und diese zusätzliche Trenndimension ermöglicht die umfassende Analyse hochkomplexer Proben. Zusätzlich haben Tenzer und seine Mitarbeiter die Methode der sog. label-freien Quantifizierung optimiert. Hierbei entfällt die bisher vor der Messung übliche aufwendige Markierung der Proben im Labor. "Wir können daher Patientenproben und bestimmte Immunzellen ohne kostenintensive Vorbehandlung direkt analysieren", so Tenzer. Zu diesem Zweck programmierten die Mainzer Wissenschaftler die Software ISOQuant. Diese standardisiert die Auswertung des komplexen Datenmaterials und vereinfacht insgesamt die massenspektrometrische Analyse.

Diese bahnbrechenden Neuerungen wurden im Rahmen der Technologieplattformen "Quantitative Proteomanalytik" des Forschungszentrums Immunologie (FZI) und "ProTIC" des Forschungszentrums translationale Neurowissenschaften (FTN) der Universitätsmedizin Mainz entwickelt und fanden mit Nature Methods Einzug in eine der höchst gelisteten internationalen Fachzeitschriften. Es ist bereits die dritte Nature-Publikation, die im Zusammenhang mit den Arbeiten von Dr. Stefan Tenzer und seinen Mitarbeitern 2013 erscheint.

"Die jahrelange Arbeit innerhalb der Technologieplattform mündet in einem Quantensprung im Hinblick auf die Weiterentwicklung der proteomanalytischen Massenspektrometrie", führt Univ.-Prof. Dr. Hansjörg Schild, Direktor des Instituts für Immunologie und Sprecher des Forschungszentrums Immunologie (FZI) an der Universitätsmedizin Mainz, aus. "Die Ergebnisse von Dr. Stefan Tenzer und seinen Mitarbeitern spiegeln das Niveau der Arbeitsgruppe wieder. Ich denke, wir können uns auf neue spannende Kooperationen freuen", so Schild.

"In den Neurowissenschaften lassen sich die Methoden der Massenspektrometrie nicht mehr wegdenken. Wir sind besonders auf die hohe Empfindlichkeit angewiesen, für die Tenzer neue Wege eröffnet hat", stellt Univ.-Prof. Dr. Dr. Robert Nitsch, Sprecher des Forschungszentrums Translationale Neurowissenschaften (FTN) und des Sonderforschungsbereiches 1080 "Molekulare und zelluläre Mechanismen neuraler Homöostase" an der Universitätsmedizin Mainz, heraus. "Die Zusammenarbeit der beiden Forschungszentren FZI und FTN auf dem Gebiet der Massenspektrometrie ist für die Gewinnung neuer Einsichten in die Hirnfunktion ein großer Gewinn", so Nitsch.

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Veröffentlichung
U. Distler et al., Drift time-specific collision energies enable deep-coverage data-independent acquisition proteomics, Nature Methods, 15. Dezember 2013
DOI:10.1038/nmeth.2767
Kontakt Kontakt
Universitätsmedizin Mainz
Dr. Stefan Tenzer
Institut für Immunologie
Langenbeckstr. 1
55131 Mainz
Tel 06131 17-6199
Fax 06131 17-6202

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