De UvA investeert 1,3 miljoen euro in een geavanceerde massaspectrometer voor onderzoek naar eiwitten.

Binnen de Universiteit van Amster­dam stelt het Swammerdam Institute for Life Sciences (SILS) zich tot doel “de fundamenten van het leven te begrijpen op moleculair en cellulair niveau”. Dat begrip zal ongetwijfeld een stuk dichterbij komen dankzij de aanschaf van een Fourier Transform-massaspectrometer (Q-q-FTMS). De Apex-Q van Bruker Daltonics kan met een hoge resolutie en nauwkeurigheid de molecuulmassa’s meten van kleine hoeveelheden eiwitten in complexe monsters. Binnen Europa heeft Amsterdam hiermee een primeur.

Top-down

Volgens Frank Laukien, topman van Bruker Daltonics, zal de introductie van het revolutionaire nieuwe Q-q-FTMS-instrument een segment van de massaspectrometrische proteomicsmarkt herdefiniëren. MS-specialist Yuri van der Burgt bevestigt dat FTMS een welkome aanvulling betekent op het bestaande arsenaal aan ‘high-end’ massaspectrometers, zoals Q-TOF, MALDI-TOF, triplequad en iontrap. “De ultrahoge resolutie en de sub-ppm massanauwkeurigheid van een FTMS vergroten de identificatiemogelijkheden op basis van zowel molecuulmassa (‘MS-fingerprint’) als MS/MS-data enorm. Het is hierbij mogelijk de software te laten bepalen welke ionen gefragmenteerd moeten worden in een MS/MS-experiment.”

Volgens hem kan de Apex-Q vooral veel betekenen voor zogeheten top-down proteomics, waarbij zeer complexe eiwitmengsels zonder traditionele enzymatische digestie kunnen worden bestudeerd. Maar de zeer hoge resolutie maakt het tevens mogelijk de complexe flux van metabolieten

binnen een cel in kaart te brengen. Dergelijke ‘metabolomics’-studies zijn nood­zakelijk bij het volgen van veranderingen in celfunctie op het niveau van gen- en eiwitexpressie.

Magneet.

De ge­bruikte techniek heeft officieel ‘ion cyclo­tron resonantie’ (ICR). Kenmerkend is dat er een uiterst krachtige elektromagneet aan te pas komt. “De apparatuur is te verkrijgen met magneetveldsterktes van 3 tot 12 Tesla”, vertelt Van der Burgt. “Deze supergeleidende magneten worden gekoeld met vloeibaar helium. Het complete systeem van koeling en magneet weegt al snel 1400 kilo. Het magnetisch veld zorgt voor de opslag van ionen in de ICR-cel. MS/MS-experimenten worden uitgevoerd door botsingsgas in de quadrupool te leiden, waarmee fragmentatie wordt geïnduceerd. Op deze manier kan bijvoorbeeld sequentie-informatie van eiwitten worden verkregen. Het hele apparaat staat of valt met goede software. Mede door de ontwikkelingen en verbeteringen op dit gebied is het nu ook voor niet-massaspectrometristen mogelijk de MS-wereld in te stappen.”

Met dat laatste verwijst Van der Burgt naar de wat ‘exotische’ reputatie van FTMS. Dergelijke massaspectrometers worden al sinds eind jaren tachtig in Nederland ingezet, maar alleen voor fundamenteel onderzoek. Met de plaatsing van een Apex-Q aan het SILS schuift de techniek een flink stuk verder op in de richting van de praktische levenswetenschappen.

Biomarkers

In Amsterdam komt de Apex-Q onder de hoede van de biomacromoleculaire massaspectrometriegroep van prof. Chris de Koster. Die wil hem onder meer inzetten bij het onderzoek naar erfelijke ziekten, in samenwerking met de biochemiegroep van prof. Hans Aerts van het Academisch Medisch Centrum. Technische expertise wordt ingebracht door Laukien, die al enkele jaren bij het SILS werkt als gasthoogleraar.

Met FTMS hoopt men zogeheten biomarkers te kunnen selecteren, eiwitten die een cruciale rol spelen bij het ontstaan en verloop van een ziekte. Kennis van deze eiwitten kan nieuwe, effectieve medicijnen opleveren. Maar door biomarkers in het bloed te monitoren hoopt men uiteindelijk ook diagnoses te kunnen stellen in een zeer vroeg stadium, als de patiënt nog geen ziektebeeld vertoont. l

Een uitgebreide uitleg van FTMS is te vinden op http://www.emsl.pnl.gov:2080/docs/msd/mass_spec/home/fticrtut.html