Nieuwe toepassingen van massaspectrometrie. Ido P. Kema Afdeling Laboratoriumgeneeskunde Universitair Medisch Centrum Groningen

Transcriptie

1 Nieuwe toepassingen van massaspectrometrie Ido P. Kema Afdeling Laboratoriumgeneeskunde Universitair Medisch Centrum Groningen

2 Wist u dat

3

4 Principe massaspectrometer Sample + _ Ion Source Mass Analyzer Detector To perform mass spectrometry two things are required: 1. The analyte must be an ion 2. The analyte must be in the gas phase

5 Schematisch overzicht massaspectrometer 5

6

7 Klinische chemie massaspectrometrie Kwantitatieve analyses Meest gebruikte type massaspectrometer: Electrospray of APCI in combinatie met triple quadrupole In combinatie met HPLC/UPLC LC-MS/MS

8 Main types of mass analysers Quadrupole Time-of-Flight (TOF) Ion Trap Orbitrap Targeted - untargeted

9 Waarom LC-MS/MS? Immunoassays niet ideaal voor kleine moleculen (steroid hormonen, vitamines, biogene amines) Eiwitgebonden Kruisreactie

10 MW 150 kda Antilichaam

11

12 Zeugswetter et al. Domestic Animal Endocrinology, 2013, 45 (2), )

13 Cortisol MW = 362 Da Prednisolone MW = 360 Da

14 Estradiol Fulvestrant

15 6 verschillende cortisol assays in vergelijking tot LC MS/MS 151 critically ill (ICU) subjects 76 healthy subjects Greer et al. Poster AACC 2013

16 Karakteristieken LC-MS/MS Selectieve voorzuivering/extractie Chromatografische scheiding Massaselectieve detectie (incl qualifiers) Correctie van extractie verliezen dmv isotoop-dilutie Bevestiging van identiteit

17 LC-MS/MS Nadelen Initiële kosten Getraind personeel Niet foolproof! Monster voorbewerking en chromatografie belangrijk!

18 Massaspectrometer in het routinelab

19 Nieuwe toepassingen Massa cytometrie Cytometrie, maar ipv fluorometrie -> massa spectrometrie Metalen zijn gekoppeld aan antilichamen Antilichamen binden aan bepaalde targets (cel, eiwit) Metalen worden gedetecteerd mbv ICP-TOF >36 eiwitten, 1000 cells/s

20 Flow cytometrie

21 Trends in Immunology Volume 33, Issue 7, p , July 2012 Massa cytometrie

22 Massa cytometrie

23 Massa cytometrie Tot 12 kleuren geautomatiseerd ~100 verschillende niet-biologische metalen massa kanalen beschikbaar

24 Nature Methods Apr;11(4): Tissue mass cytometrie

25 Tissue massa cytometrie Breast cancer tissue Nature Methods Apr;11(4):

26 Nieuwe toepassingen Massaspectrometer in de operatiekamer

27 Hersentumoren Niet te veel gezond weefsel weghalen Fluorescentie (5-aminolevulinic acid, 5-ALA)

28 Massaspectrometer in de operatiekamer Rapid Evaporative Ionisation Mass Spectrometry (REIMS)

29 Massaspectrometer in de operatiekamer

30 Massaspectrometer in het routinelab

31

32 Massaspectrometer in het routinelab Gericht op labs zonder ervaring met MS Random access IVD gevalideerde assays Nieuwe regelgeving Meerdere fabrikanten maken de stap

33 Maar. Vooralsnog imitatie immunoassay Massaspectrometrie biedt meer mogelijkheden: Kwantitatief profileren (pathways) Gecombineerde data analyse

34 Kwantitatief profileren Data analyse

35

36 Patient with a CYP21A2 enzyme deficiency.

37 Adrenocortical carcinoma Nonfunctioning adrenal adenoma Cortisol-producing adenoma; PCC/PGL

38 Dagelijkse praktijk Veel assays Veel validaties, updates, problemen Oplossing in ons lab: Geautomatiseerd, combineren, gevoeliger selectiever

39 Current LC-MS/MS assays in routine patient care: Vitamin K in plasma Catecholamines and metanephrines in plasma (and CSF) Tryptophan, 5-hydroxytryptophan, serotonin and 5-HIAA in platelet-rich-plasma Catecholamines, metanephrines, serotonin, and 5-hydroxyindoleacetic acid (5HIAA) in urine (in CSF combined some of the acidic catecholamine metabolites) Acidic catecholamine metabolites in urine 25-OH-Vitamin-D3 in plasma Methylmalonic acid in plasma (expanding with other short-chain fatty acids) Methylhistamine, Histamine and imidazoleacetic acid in urine Vitamin B3 metabolites in urine Total and free Progesterone, 17-OH-progesterone, androstenedione, testosterone, dihydrotestosterone in plasma Cortisol in urine, saliva and hair Aldosterone in plasma

40 % % % % % % Voorbeelden kwantitatieve profielen Androgeenprofiel M/F - Pepsine_ _030 2: MRM of 4 Channels ES > 97.1 (Androstenedione-Quan) 3.50e6 Androstenedione, 2nmol/L _030 3: MRM of 8 Channels ES > (Testosterone-Quan) 6.31e6 Testosterone, 1.7 nmol/l _030 3: MRM of 8 Channels ES > 97.1 (17-OH-Progesterone-Quan) 9.72e5 17α-Hydroxyprogesterone, 1.3nmol/L _030 1: MRM of 5 Channels ES > (Dehydroepiandrosterone-Quan) 7.27e _030 4: MRM of 4 Channels ES > (Dihydrotestosterone-Quan) 8.17e4 Dihydrotestosterone, 0.3 nmol/l Dehydroepiandrosterone, 1.8nmol/L _030 5: MRM of 4 Channels ES > 97.1 (Progesterone-Quan) 5.17e6 Progesterone, 6 nmol/l Van Veen, in prep Time

41 L-DOPA, catecholamines, metanefrines in plasma Indolen en catecholamines, metanefrines in urine Indol profiel

42 Metingen nu: Geuniformeerd Geautomatiseerd Gevoelig In minimaal volume Complete samen te stellen pathways Zijn we er dan?

43 Endocrinologie Endocriene systemen dynamisch We meten statisch Door toepassing van massaspectrometrie is de volgende stap mogelijk: Dynamische meting van metabool gerelateerde endocrine markers mbv microdialyse

44 Microdialyse Dialysis membrane Collection device

45 Nieuwe toepassingen van massaspectrometrie Mass spectrometry systems used in clinical labs Kalorama 2014; n= 50

46

47 Future of clinical mass spectrometry? The intelligent knife- the future of cancer surgery? Imperial Festival 2017, youtube.com

48 Meer info: Dinsdag 13 maart 2018 PAOKC LC-MS/MS in het Klinisch Chemisch laboratorium: Rijden of gereden worden? Locatie: Burgers zoo, Arnhem