Het is Utrechtse wetenschappers gelukt de exacte massa te berekenen van een enkel molecuul. De nieuwe ultragevoelige meetmethode biedt mogelijkheden om kostbare gentherapieën te optimaliseren, meldden zij in Nature Methods.

De massa van (grote) biomoleculen bepaal je normaliter met een massaspectrometer. Om het signaal meetbaar te maken en de meetonzekerheid zo klein mogelijk te houden, heb je hiervoor miljoenen van dezelfde deeltjes nodig. De Utrechtse onderzoeksgroep onder leiding van Albert Heck lukte het echter om een enkel deeltje afzonderlijk te meten, zelfs als het zich bevindt in een mengsel van verschillende soorten moleculen. De onderzoekers pasten hiervoor een bestaande massaspectrometer aan en ontwikkelden daarbij speciale software.

Een massaspectrometer bevat een soort capsule, de Orbitrap (zie afbeelding), die de lading van ionen meet, waarmee je vervolgens de massa van een deeltje kunt bepalen. Dit werkte tot dus ver alleen voor homogene samples, waarin alle aanwezige deeltjes dezelfde massa hebben. Om de meting van deeltjes in heterogene samples, zoals eiwitcomplexen en grote virussen, mogelijk te maken, verkleinden de onderzoekers de doorgang van de massaspectrometer tot 1 micron, waardoor er gemiddeld nog maar een molecuul tegelijk doorheen kan. De massa van het enkele deeltje kun je vervolgens heel nauwkeurig bepalen, zonder eerst de lading te meten.

Op 9 maart publiceerden de onderzoekers hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Methods. Heck vertelt in een bijbehorend persbericht van de Universiteit Utrecht dat de uitvinding een enorme doorbraak is die veel mogelijkheden biedt. De nieuwe meetmethode kun je namelijk toepassen op een breed scala aan grote complexen, zoals antistoffen, ribosomen, geconjugeerde eiwitten en DNA-bevattende virussen.

Een goed voorbeeld is de mogelijke toepassing in gentherapie. Daarbij vervang je met behulp van niet-schadelijke adeno-geassocieerde virussen een defect of slecht-werkend gen in het lichaam voor een gezonde versie. Het is hierbij belangrijk dat het virus het gezonde gen opneemt en vervolgens de patiënt infecteert. De nieuwe massaspectrometer kan de exacte massa van het desbetreffende virus meten, wat laat zien of het virus het gen correct heeft opgenomen. Het kan namelijk gebeuren dat het gen twee keer of helemaal niet wordt opgenomen. Per persoon kost de behandeling rond de € 1,8 miljoen, wat kwaliteitscontrole en optimalisering cruciaal maakt.

Helaas komt de nieuwe toepassing vanuit massaspectrometerfabrikant Thermo Fisher Scientific voorlopig nog niet op de markt. Joost Snijder, de universitair docent die betrokken is bij het onderzoek, vertelt echter in het persbericht dat het Heck-lab de benodigde software vrij toegankelijk maakt, zodat ieder lab met een Orbitrap de techniek zelf kan uitproberen.

_{Wörner, T. P., et al. (2020). Nature Methods. (volume en editie nog niet bekend)}