Ohjelma ja esitystiivistelmät
Transcription
Ohjelma ja esitystiivistelmät
14. Kansallinen Massaspektrometriasymposium Koli 19.–21.3.2014 Ohjelma ja abstraktit 1 Ohjelma Keskiviikko 19.3. 09:00-13:00 Ilmoittautuminen + majoittuminen Sessio 1 (Pj. Olli Laine) 13:00-13:10 Janne Jänis (Itä-Suomen yliopisto): Tervetulosanat + info 13:10-13:40 Leena Valmu (Thermo Fisher Scientific/Helsingin yliopisto): Massaspektrometria kliinisten biomarkkereiden metsästyksessä 13:40-14:00 Outi Itkonen (HUSLAB/Helsingin yliopisto): New LC-MS based assay of serum tumor-associated trypsin inhibitor (TATI) allows simultaneous quantitation and detection of TATI variants 14:00-15:00 Lounas/kahvitauko + posteriesitykset 15:00-15:20 Elias Ikonen (Neste Oil): Lentopetrolin hapettumistuotteiden massaspektrometrinen karakterisointi 15:20-15:40 Timo Kekäläinen (Itä-Suomen yliopisto): Bioöljyjen analytiikka APPI/ESI-FTICR-massaspektrometrialla 15:40-16:00 Marjaana Nousiainen (Suomen ympäristökeskus) Bromattujen palonestoaineiden määrittäminen ympäristönäytteistä 16:00-16:20 Peter Abrahamsson (Agilent Technologies): Trace level analysis of emergent pollutants – How to reach the ultimate sensitivity? 16:20-17:30 FMSS kevätkokous (tarjolla viiniä, juustoja, hedelmiä ym.) 17:30-20:00 Vapaata ohjelmaa (ulkoilu, kylpylä yms.) 20:00-21:00 Illallinen Torstai 20.3. 07:00-09:00 Aamiainen Sessio 2 (Pj. Timo Kekäläinen) 09:00-09:30 Tiina Sikanen (Helsingin yliopisto): Kolikon kokoinen laboratorio - Mikrosiruteknologiaa massaspektrometriaan 09:30-09:50 Martin Söderström (VERIFIN/Helsingin yliopisto): Kemiallisten aseiden käytön varmistus Syyriassa 09:50-10:10 Sami Huhtala (Keskusrikospoliisi): 2 Kaksoisdetektoritekniikat huumausaineiden analysoinnissa 10:10-10:50 Tauko + posteriesitykset 10:50-11:10 Petri Kylli (Helsingin yliopisto): Oksisterolien analysointi biologisista näytteistä: UPLC-TQ-S:n ja UPLC Q-TOF:n vertailua 11:10-11:30 Milla Neffling (AB Sciex): Accelerating Metabolomics with High Speed and High Resolution MS/MS 11:30-13:00 Lounas Sessio 3 (Pj. Helena Taberman) 13:00-13:20 Ari Tolonen (Admescope): Massapektrometria reaktiivisten lääkeainemetaboliittien tutkimuksessa 13:20-13:40 Marko Lehtonen (Itä-Suomen yliopisto): HPLC-MS menetelmien ja näytteenkäsittelyn kehitys BioCenter Kuopion metabolomiikkalaboratoriossa 13:40-14:00 Jonas Björklund (PerkinElmer): Direct Sample Analysis with Time of Flight Mass Spectrometry (DSA-TOF) and the new GC/MS/MS from PerkinElmer. 14:00-14:40 Kahvitauko + posteriesitykset 14:40-15:00 Miina Ruokolainen (Helsingin yliopisto): Faasin I metaboliareaktioiden jäljittely titaanidioksidivalokatalyysilla, sähkökemiallisilla reaktioilla ja sähkökemiallisesti avustetulla Fenton-reaktiolla 15:00-15:20 Riikka-Marjaana Räsänen (Helsingin yliopisto): Desorption atmospheric pressure photoionization combined with travelling wave ion mobility-mass spectrometry 15:20-15:40 Janne Jänis (Itä-Suomen yliopisto): MphR(E) makrolidibiosensoriproteiinin rakenteen ja toiminnan tutkiminen natiivimassaspektrometrialla 15:40-16:00 Jean-Marc Joumier (Waters Corporation): Revealing the identification power of Collision Cross Section (CCS): a novel approach applied to pesticide analysis in food 16:00-20:00 Vapaata ohjelmaa (ulkoaktiviteetit, kylpylä yms.) 20:00-22:00 Juhlaillallinen 22:00-23:00 Jatkot Hietapakassa (live-musiikkia, karaoke yms.) 3 Perjantai 21.3. 07:00-09:00 Aamiainen Sessio 4 (Pj. Mikko Laitaoja) 09:00-09:20 Niina Tohmola (HUSLAB/Helsingin yliopisto): Seerumin 5-HIAA:n massaspektrometrinen menetelmä neuroendokriinisten kasvainten diagnostiikassa 09:20-09:40 Anthony Sullivan (Agilent Technologies): Characterisation of a New Uniform-Field Ion Mobility Q-TOF Mass Spectrometer and its application to Life Science Research 09:40-10:00 Mikko Savin (Sigma-Aldrich): The importance of sample preparation, pure reagents and solvents for easy interpretable mass spectra and reproducible analytical methods 10:00-10:20 Tauko + posteriesitykset 10:20-11:00 Risto Kostiainen (Helsingin yliopisto): Ionisaatiomenetelmät LC/MS-menetelmässä 11:00-11:15 Tiina Kauppila (Helsingin yliopisto): Konferenssin yhteenveto, päätössanat 11:15-13:00 Lounas Linja-autokuljetus Joensuun rautatieasemalle/lentoasemalle lähtee heti lounaan jälkeen. 4 Tapahtuman sponsorit: 5 SUULLISET ESITYKSET 6 Massaspektrometria kliinisten biomarkkereiden metsästyksessä Leena Valmu1,2 1 University of Helsinki, Helsinki, Finland, 2Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland S-posti: [email protected] Biomolekyylien, erityisesti proteiinien ja pienemmässä määrin hiilihydraattien, massaspektrometria on kehittynyt merkittävästi muutaman viime vuosikymmenen aikana. Kehityksen mahdollisti aikanaan hellävaraisten ionisaatiomenetelmien, MALDI:n ja sähkösumutuksen, käyttöönotto ja sitä on myöhemmin vienyt eteenpäin sekä korkean resoluution analysaattoreiden että bioinformatiikan työkalujen kehittyminen. Jo vuosia on kiihkeästi odotettu tämän kehitystyön tuloksia kliiniseen käyttöön. Kliininen biomarkkeri tarkoittaa mitattavaa indikaattoria, useimmiten molekyyliä, joka kuvaa tietyn tautitilan riskiä, olemassaoloa, tasoa tai hoitovastetta. Varsin merkittävä osa näistä biomarkkereista on proteiineja, joita on perinteisesti mitattu kliinisillä, usein immunokemiallisilla, analysaattoreilla. Proteiinien massaspektrometrian eli proteomiikan kehittyminen on tuonut alalle suuria odotuksia sekä uusien biomarkkereiden löytämisen että niiden kliiniseen käyttöönoton suhteen. Kliinisten biomarkkereiden kehitystyön voi karkeasti jakaa kolmeen osaan: 1) biomarkkereiden etsintään, 2) validaatiovaiheeseen ja 3) kliinisiin sovelluksiin. Biomolekulaarisesta massaspektrometriasta on valtaosa runsaasta kehityksestään huolimatta yhä edelleen keskittynyt näistä vaiheista ensimmäiseen. Kliinisten biomarkkereiden tunnistamista on vaikeuttanut sekä biologisten lähtömateriaalien kompleksisuus että biomolekyylien monimuotoisuus. Analyyttien esipuhdistuksen kehittyminen ja analyyttisen sensitiivisyyden sekä spesifisyyden lisääntyminen on edistänyt biomarkkeritutkimusta huomattavasti. Kliinisesti lupaavia biomarkkereita onkin tunnistettu viime vuosina tuhansia. Pullonkaulaksi kliinisten biomarkkereiden kehitystyössä on muodostunut haasteellinen validaatiovaihe, joka tulee toteuttaa paitsi suurehkolla potilasmateriaalilla myös riittävän robustilla, usein kvantitatiivisellä, analyysimenetelmällä. Kun potentiaalisia validaatiokandidaatteja on tarjolla tuhansia, on vaikeaa, jollei mahdotonta, etukäteen tietää, mikä näistä sisältää suurimman lääketieteellisen arvolupauksen. Niinpä kliinisiä proteiinibiomarkkereita hyväksytään tällä hetkellä kliiniseen rutiinikäyttöön vain noin yksi vuodessa. Nähtäväksi jää, miten proteomiikan ja glykomiikan lupaukset tulevat toteutumaan tulevaisuuden kliinisessä analytiikassa. 7 New LC-MS based assay of serum tumor-associated trypsin inhibitor (TATI) allows simultaneous quantitation and detection of TATI variants Suvi Ravela1,2, Leena Valmu1,2, Ulf-Håkan Stenman1 Esa Hämäläinen3 and Outi Itkonen3 1 Departmet of Clinical Chemistry, University of Helsinki, Helsinki, Finland 2 3 Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland HUSLAB, Helsinki University Central Hospital, Helsinki, Finland [email protected] Background. We aimed to develop an LC-MS based assay for quantification of serum tumor-associated trypsin inhibitor (TATI) and known TATI variants (N34S and P55S) associated with pancreatitis. TATI is a 6 kDa peptide associated with many cancers, especially mucinous ovarian carcinoma. Elevated serum TATI concentrations are also found in severe inflammations including pancreatitis (1). Methods. Serum TATI was captured using an antibody (MAb 6E8) coupled to protein G Mag Sepharose beads (GE Healthcare). TATI was then quantified by an LC-MS pseudoMRM assay using an Agilent 1200 LC (Agilent Technologies) with Polaris C18-A column (Varian Inc.) and a 4000 QTRAP mass spectrometer (AB Sciex). The newly developed LCMS assay was validated and compared with a time-resolved immunofluorometric assay (TR-IFMA) using 90 serum samples from patients with acute pancreatitis (n=30), renal cell carcinoma (n=30), and benign urological conditions (n=30). Results. The analytical recovery of the assay was 87%-100% and the linear range 1-500 ng/ml. Within-assay CV was <6.4 %. The assay facilitated quantitation of the N34S variant in serum from a confirmed carrier and from patients. Our novel LC-MS assay for serum TATI shows good correlation with TR-IFMA. Most importantly, it enables simultaneous detection and quantification of TATI variants N34S and P55S from the same sample. References. Stenman UH.Tumor-associated trypsin inhibitor. Clin Chem. 48, 2002,1206-1209. 1 8 Lentopetrolin hapettumistuotteiden massaspektrometrinen karakterisointi Tekijä(t): Elias Ikonen, Kim Wickström, Alpo Toivo, Maaria Seläntaus, Jaana Keskiniva ja Sirpa Nordling 1 Yhteystiedot: Neste Oil Oyj, Tutkimus ja Kehitys/ Tutkimusanalytiikka, Porvoo S-posti: [email protected] Johdanto. Jet A-1 lentopetroli valmistetaan raakaöljyn tislausjakeesta, jonka kiehumaalue on noin 150-300 oC. Näin saatu suoratisle jatkokäsitellään edelleen esimerkiksi UOP:n (Universal Oil Products) MEROX-prosessilla, jotta se täyttää tuotteelle vaaditut ominaisuudet. Lentopetrolin varastoinnin tai valmistusprosessin aikana tapahtuva hapettuminen saattaa laskea lentopetrolin veden erottumista ja sähkönjohtavuutta, sekä aiheuttaa saostumia lentopetroliin. Tällöin vaarana on, että lentopetroli ei ole ominaisuuksiltaan ASTM D1655 - ja DEF STAN 91-91 -spesifikaatioiden vaatimusten mukaista. Lentopetrolin hapettumisen estäminen ja siitä aiheutuvien haittojen korjaaminen edellyttää hapettumistuotteiden tunnistamista. Tämän työn tavoitteena oli siten eristää ja karakterisoida lentopetrolin hapettumistuotteet. Eristetyt hapettumistuotteet analysoitiin aluksi IR-spektroskopialla ja tarkemmin massaspektrometrialla käyttäen apuna derivointia. Koska yhdisteiden EI-MS-spektrejä ei löytynyt spektrikirjastoista, spektrien tulkkaaminen tehtiin pääasiassa odd electron -ionien fragmentaatiomekanismeja käsittelevän kirjallisuuden avulla.1-2 Materiaalit ja menetelmät. Tutkitut näytteet olivat Neste Oilin Merox -prosessilla tuotettua Jet A-1 -lentopetrolia ennen ja jälkeen laboratoriossa tehtyä hapettamista, sekä Airbus A319A:n polttoainesuodatin. Hapettumistuotteiden eristäminen lentopetrolinäytteistä tehtiin kiinteäfaasiuutolla (silikageeli) ja karakterisoinnin apuna käytettiin Tri-Sil derivointireagenssia. Hapettumistuotteiden eristäminen polttoainesuodattimesta tehtiin nestefaasiuutolla ja ISOLUTE SAX -anioninvaihtopatruunalla. Karakterisoinnin apuna käytettiin Tri-Sil -derivointireagenssia. Tärkeimmät analyysilaitteistot olivat: Waters GCT premier TOF -mass-spectrometer, FTIR Avatar 360 spectrofotometer, Agilent GC-MSD. Tulokset. Työn perusteella Merox prosessoidun Jet A-1 -lentopetrolin hapettumistuotteita ovat disulfidien ja tiolien hapettuessa muodostuvat sulfonihapot, sekä fenoleista ja disulfideista ja/tai tioleista muodostuvat fenolidimeerit ja alkyylisulfanyylifenolit. 1 McLafferty, F.W. ja Turecek, F., Interpretation of mass spectra, 4th Edition, University Science Books, Sausalito, California, USA, 1993 2 Gross, J.H., Mass Spectrometry, 2nd Edition, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2004, 2011, 249-342. 9 Bioöljyjen analytiikka APPI/ESI-FTICR-massaspektrometrialla Timo Kekäläinen, Laura Hiltunen, Tapani Venäläinen, Janne Jänis Itä-Suomen yliopisto, Kemian laitos, Joensuu [email protected] / [email protected] Johdanto. Mielenkiinto erilaisten bioöljyjen, erityisesti puupohjaisten pyrolyysiöljyjen tuotantoon on kasvanut merkittävästi viime aikoina. Puubiomassasta valmistettu pyrolyysiöljy on halvin nestemäinen biopolttoaine ja tulevaisuudessa monen uusiutuvan liikennepolttoaineen lähde. Bioöljyjen kemiallinen koostumus on erittäin kompleksinen ja koostumuksen selvittäminen on ollut vaativaa, varsinkin suurempien molekyylien (M > 200 Da) osalta. Bioöljyjen koostumuksen tunteminen auttaa kehittämään niiden varastointia, käyttöä sekä jatkojalostusprosesseja. Bioöljyn lähtömateriaali ja sen tuottamistapa sekä käsittelyprosessit vaikuttavat merkittävästi sen koostumukseen ja ominaisuuksiin, kuten lämpöarvoon, vesipitoisuuteen ja happamuuteen. Korkean resoluution Fourier-muunnosionisyklotroniresonanssimassaspektrometria (FT-ICR-MS) on erittäin tehokas menetelmä erityisesti bioöljyjen suurempien yhdisteiden analysointiin. Materiaalit ja menetelmät. Tämän esitelmän tuloksissa käsitellään mm. puolinopealla pyrolyysillä koivusta (Betula pendula) ja hitaalla pyrolyysillä männystä (Pinus sylvestris) valmistettuja bioöljyjä. Öljyjen kemiallista koostumusta selvitettiin 12-T Bruker APEX-Qe hybridi–kvadrupoli FT-ICR-massaspektrometrilla, käyttäen sähkösumutusionisaatiota (ESI) tai normaali-ilmanpaineista fotoionisaatiota (APPI). Datan analysointiin käytettiin ns. Kendrickin massajäännösmenetelmää ja tunnistetut yhdisteet jaettiin homologisiin sarjoihin heteroatomiluokan ja kaksoissidosekvivalentin (DBE) mukaisesti. Tulokset. Puupohjaiset pyrolyysiöljyt ovat seoksia, jotka sisältävät vettä, tervaa ja erilaisia orgaanisia yhdisteitä, kuten happoja, alkoholeja, aldehydejä, ketoneja, fenolisia yhdisteitä ja sokereita. Puun pääkomponenttien, selluloosan, hemiselluloosan ja ligniinin hajoaminen tuottaa pyrolyysiöljyyn runsaasti reaktiivisia, happea sisältäviä yhdisteitä. Työn tulokset vahvistivat tämän: heteroatomeja sisältävistä yhdisteistä suurin osa (>90 %) oli ns. Oluokan yhdisteitä, joista O2–O15-luokkiin kuuluvia yhdisteitä havaittiin. O-luokan yhdisteistä tunnistettiin mm. rasva- ja hartsihappoja, sokereita/sokereiden kaltaisia yhdisteitä ja erilaisia, mahdollisesti ligniinin hajoamisen myötä muodostuvia fenolijohdannaisia. ESI ja APPI tuottavat bioöljyjen koostumuksesta komplementaarista tietoa; siinä missä ESI ionisoi lähinnä pooliset, happamat heteroatomiyhdisteet, APPI ionisoi tehokkaasti myös öljyjen poolittomat komponentit, esim. PAH-yhdisteet. 10 Bromattujen palonestoaineiden määrittäminen ympäristönäytteistä Marjaana Nousiainen Suomen ympäristökeskus, Laboratorio, Helsinki [email protected] Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) laboratoriokeskuksessa kehitetään haitallisten ympäristökemikaalien analytiikkaa ja seurataan ympäristön tilaa ajanmukaisilla epäorgaanisen ja orgaanisen kemian analyyseilla. Laboratoriokeskus toimii myös kansallisena vertailu- ja kalibrointilaboratoriona ja ympäristönäytteenottajien henkilösertifiointielimenä. Menetelmänkehitys on tärkeä osa SYKEn laboratoriotoimintaa. Ympäristönäytteiden esikäsittelyyn käytetään erilaisia uutto- ja puhdistustekniikoita ja orgaanisen analytiikan mittaustekniikat perustuvat laajalti kaasukromatografiamassaspektrometriaan (GC-MS) ja nestekromatografia-massaspektrometriaan (LCMS). Näytematriisien monimutkaisuudesta ja analysoitavien yhdisteiden pienestä pitoisuudesta johtuen menetelmänkehitys voi olla haasteellista. Tässä esityksessä on esimerkkinä kvantitatiivisen menetelmän kehitystyö polybromattujen difenyylieettereiden (PBDE) määritykseen pintavedestä. PBDEyhdisteet ovat yleisesti käytettyjä palonestoaineita mm. autoissa, elektroniikassa, muoveissa ja tekstiileissä. Ne ovat haitallisia, pysyviä ja helposti ympäristöön ja eliöihin kertyviä. Yhdisteryhmään kuuluu 209 eri kongeneeria, jotka eroavat toisistaan bromausasteen suhteen. Näistä kuusi kongeneeria (PBDE #28, #47, #99, #100, #153 ja #154) on mukana EU:n vesipuitedirektiivin ympäristölle haitallisten prioriteettiaineiden listalla. Vaadittu ympäristönlaatunormi (EQS) kyseisille kongeneereille on hyvin pieni (0.5 ng/l ΣPBDE). Työssä yhdisteet uutettiin vedestä kiinteäfaasiuutolla, edelleen puhdistettiin silika-kolonnilla ja analysoitiin GC-MS/MS tekniikalla. Kvantitatiivisessa analyysissä käytettiin isotooppilaimennustekniikkaa. Menetelmä osoittautui tehokkaaksi ja toistettavaksi pienten PBDE-pitoisuuksien konsentrointiin ja määritykseen. Kvantitatiivisissa mittauksissa kunkin kongeneerin kohdalla saavutettiin määritysraja vaaditulla EQS-tasolla. 11 Trace level analysis of emergent pollutants – How to reach the ultimate sensitivity? Peter Abrahamsson Agilent Technologies, Kronborgsgränd 23,SE-164 94 Kista, Sweden [email protected] Introduction. In liquid chromatography mass spectrometry it is a constant strive to improve sensitivity. By different reasons, but regardless of application area, e.g. environmental, food, pharmaceuticals, forensic, doping control, metabolomics, additional sensitivity will at some stage always add knowledge. Achieving the best possible sensitivity for a certain compound or mix of compounds is a combination of optimizing each individual step in the analysis method. First, the compound or the compounds should be extracted from the sample matrix to the highest possible recovery. Second, the sample matrix should be removed while maintaining the highest possible recovery. Third, chromatographic conditions should be chosen by selecting the most suitable column dimensions and type in combination with the mobile phase conditions. Fourth, the type of mass spectrometer should be selected to achieve the necessary sensitivity, selectivity, robustness and reproducibility at the lowest amount injected on column. Fifth, the right ion source and ion source parameters should be carefully selected to fit the compounds and sample matrix. Sixth, the settings for data acquisition should match the number of compounds eluting off the column at a certain time. In this talk, an extensive number of examples will be presented to highlight the importance of each individual step in order to achieve the ultimate sensitivity. Materials and methods. Pesticides standards and steroid standards spiked into authentic matrices, e.g. plasma, soil and water. Sample analysis have been performed using Agilent 1290 Infinity liquid chromatographic system coupled to a 6490 triple quadrupole mass spectrometer or a 6550 quadrupole time-of-flight system. Both mass spectrometers have been equipped with Agilent Jet Stream ion source. Results. For steroid analysis, a low fg on column detection limit for 17β-estradiol in different matrices will be presented. For a multi-compound method for pesticide analysis in water, a low fg/high ag on column detection limit will be demonstrated. 12 Kolikon kokoinen laboratorio – Mikrosiruteknologiaa massaspektrometriaan Tiina Sikanen Helsingin yliopisto, Farmasian tiedekunta, Farmaseuttisen kemian ja teknologian osasto, Helsinki [email protected] Johdanto. Mikrofluidistiikkaa ja nanoteknologiaa hyödynnetään enenevässä määrin eri bioanalytiikan osa-alueilla. Erityisesti useiden yksittäisten analyysivaiheiden liittäminen samalle mikrosirulle ts. mikrofluidistiikkaan perustuvat kokonaisanalyysilaitteistot (engl. lab-on-a-chip) tarjoavat monipuolisia mahdollisuuksia näytteenkäsittelyyn ja yhdisteiden erottamiseen ennen massaspektrometrista (MS) analyysia.1 Materiaalit ja menetelmät. Tässä esityksessä keskitytään erityisesti kapillaarielektroforeesin (CE) ja sähkösumutusionisaation (ESI) miniatyrisointiin ja puolijohdeteollisuuden menetelmillä valmistettujen CE-ESI-mikrosirujen sovelluksiin lääkeaineiden, peptidien ja proteiinien MS-analytiikassa. Lisäksi tarkastellaan erilaisten näytteenesikäsittelymenetelmien, kuten kiinteäfaasiuuton ja neste-nesteuuton, integrointia CE-ESI-mikrosiruun sekä CE-ESI-mikrosirujen sovelluksia mm. kaksiulotteisessa elektroforeesissa. Tulokset. CE-ESI-mikrosiruteknologian merkittävimmät edut perinteisiin erotusmenetelmiin verrattuna ovat ennen kaikkea suuri analyysinopeus (tyypillisesti <1 min/näyte) sekä pieni näyte- ja liuotinkulutus (5-10 µL/analyysi). Mikrosiru-CE:n korkea erotustehokkuus perustuu pitkälti poikittaisinjektiotekniikkaan, joka mahdollistaa hyvin kapean (V~50-100 pL) näytevyöhykkeen injektoinnin ja siten erittäin nopean CEerotuksen. ESI-kärjen integrointi suoraan CE-kanavan päähän puolestaan eliminoi kuolleen tilavuuden, jolloin tyypillisesti saavutetaan jopa 3500-5500 teoreettista pohjaa vain 2 cm:n pituisissa erotuskanavissa. Mikrosiruteknologia mahdollistaa myös massaspektrometrisen analyysin hyvin pienistä ainemääristä (<1 amol per injektiotilavuus), joskin vain murto-osa (~1/105) näytteestä hyödynnetään aktiivisesti analyysiin. Tässä esityksessä kuvataan, kuinka näytteenesikäsittely-yksikön liittäminen kiinteäksi osaksi CEESI-mikrosirua mahdollistaa paitsi näytteen puhdistuksen, myös parantaa näytteensyötön hyötysuhdetta ilman, että kokonaisanalyysiaika merkittävästi pitenee. CE-erotuksen selektiivisyyttä voidaan puolestaan manipuloida liittämällä kaksi (tai useampia) erotuskanavistoja peräkkäin, tässä tapauksessa kapillaarivyöhyke-elektroforeesin ja kapillaari-isoelektrisen fokusoinnin yhdistämiseksi. Toisaalta erotuskanavan pintakemiaa voidaan muuttaa bioyhteensopivaksi yksinkertaisesti mikrosirun valmistusmateriaalia vaihtamalla, mistä esimerkkinä proteiinien CE-ESI/MS-analyysi mikrosirulla. 1 Sikanen, T., Franssila, S., Kauppila, T.J., Kostiainen, R., Kotiaho, T. ja Ketola, R., ”Microchip Technology in Mass Spectrometry”, Mass Spectrom. Rev. 29, 2010, 351-391. 13 Kemiallisten aseiden käytön varmistus Syyriassa Martin Söderström,1 Ullastiina Hakala, Harri Kiljunen, Olli Kostiainen, Marja-Leena Kuitunen, Paula Vanninen 1 Helsingin yliopisto, Kemian laitos, VERIFIN [email protected] Johdanto. Koko alkuvuoden 2013 jatkuneiden kemiallisen aseiden käytön epäilysten jälkeen YK:n tutkijaryhmä pääsi elokuussa Syyriaan tutkimaan syytösten paikkansapitävyyttä. Ryhmä koostui YK:n, Kemiallisen aseen kieltojärjestön (OPCW) ja Maailman terveysjärjestön (WHO) tutkijoista. Kun ryhmä valmistautui tutkimuksiin Damaskoksessa, Ghoutassa, Damaskoksen esikaupungissa, tehtiin kemialliselta iskulta vaikuttanut hyökkäys. Ryhmä sai sovittua viiden tunnin tulitauon neljäksi päiväksi, jolloin he pääsivät tutkimaan aluetta, tekemään haastatteluja ja ottamaan näytteitä. OPCW:n normaalitarkastuksessa paikalle olisi viety kenttälaboratorio, joka olisi seulonut ryhmän ottamat näytteet ennen niiden lähetystä varmistuslaboratorioihin. Syyrian tapauksessa sisällissota esti kenttälaboratorion käytön ja kaikki n. 50 ympäristö- ja 50 biolääketieteellistä näytettä lähetettiin analysoitaviksi. Syyskuussa ryhmä palasi Syyriaan tutkimaan väitteitä muista kemiallisista iskuista. Ryhmä sai n. 20 verinäytettä syyrialaisilta ja otti n. 30 uutta plasmanäytettä, jotka kaikki lähetettiin edelleen analysoitaviksi. Materiaalit ja menetelmät. Ympäristönäytteiden (esim. maa-, vesi-, pyyhkäisy- ja materiaalinäytteet) analyysissä etsitään hermokaasuja ja niiden hydrolyysituotteita (fosfonihappoja) GC–MS/MS ja LC–MS/MS menetelmillä. Näytteenkäsittely ja analyysi on melko suoraviivaista. Suurin ongelma on mahdollisesti vaihteleva ja hankala näytetausta. Pitoisuudet ovat tyypillisesti ppm-tasolla. Tärkeimmät biolääketieteelliset näytetyypit ovat virtsa ja plasma. Virtsasta etsitään hermokaasujen hydrolyysituotteita noin 1–800 ppb pitoisuuksista. Hydrolyysituotteet poistuvat elimistössä hieman yli viikossa. Plasmasta etsitään proteiineihin sitoutunutta hermokaasua. Proteiinista vapautettua hermokaasua analysoidaan GC–MS/MS:llä ja sitoutunutta LC–MS/MS:llä. Proteiiniadduktien pitoisuudet ovat luokkaa 50 ppt–5 ppb. Tulokset. Ympäristönäytteet analysoitiin kahdessa laboratoriossa ja biolääketieteelliset kahdessa laboratoriossa. Laboratorioiden tulokset olivat keskenään yhtäpitävät, joten väitteet sariinin käytöstä Ghoutassa ja muutamassa muussa iskussa pystyttiin osoittamaan todeksi. Biolääketieteellisten näytteiden kvalitatiiviset tulokset vastasivat toisiaan täydellisesti. YK on julkaissut tulokset kahdessa raportissa.1,2 Kvantitatiiviset tulokset ovat vielä salaisia, koska YK:n selvitys on kesken. Kirjallisuusviitteet. “United Nations Mission to Investigate Allegations of the Use of Chemical Weapons in the Syrian Arab Republic, Report on the Alleged Use of Chemical Weapons in the Ghouta Area of Damascus on 21 August 2013”, YK, 13.9.2013, 41 sivua. 2 “United Nations Mission to Investigate Allegations of the Use of Chemical Weapons in the Syrian Arab Republic, Final report”, YK, 15.12.2013, 82 sivua. 1 14 Kaksoisdetektoritekniikat huumausaineiden analysoinnissa Laura Harvilahti,1,2 Jukka Niiranen,1 Sami Huhtala,2 1 Metropolia Ammattikorkeakoulu, Helsinki 2 Keskusrikospoliisi, Rikostekninen laboratorio, Vantaa [email protected] Johdanto. Huumausaineiden analysoinnissa käytettävien menetelmien tulee olla spesifisiä, jotta näytteistä tutkittavien yhdisteiden tunnistus on luotettavaa. Samalla näytemäärät ja tulosten toimitusajat asettavat analytiikalle omat haasteensa. Asiaa on lähestytty kehittämällä ns. kaksoisdetektorimenetelmiä, jolloin samasta kromatografisesta ajosta saadaan kaksi toisiaan täydentävää detektori vastetta. Nykyisin kannabisnäytteiden analysoinnissa käytetään kahta eri laitetta. Jos ensin tehtävässä GC-FID määrityksessä (THC -yhdisteen tunnistus/pitoisuus) on tunnistamaton signaali tai tulos on negatiivinen, analysoidaan näyte uudelleen GC-MS:lla mahdollisten muiden yhdisteiden toteamiseksi. Näyte voi sisältää esimerkiksi synteettisiä kannabinoideja kuten JWH-018. Materiaalit ja menetelmät. Kannabisnäytteiden analysointiin testattiin menetelmää, jossa kaasukromatografi on liitetty kahteen detektoriin, liekki-ionisaatiodetektoriin ja massaspektrometriin (GC-FID/MS, Agilent 6890 GC-FID-5973 MS, kolonni(t) DB-5: 10 m x 100 μm x 0,17 μm). Yhdistelmä toteutettiin kolmella erilaisella kolonniliitoksella, joissa näytteen jakaminen tapahtui laiteanalyysin eri vaiheissa: i) jako tapahtuu injektorissa (kaksi kolonnia), ii) esikolonnin ja analyyttisten kolonnien liitoksessa (kaksi kolonnia) ja iii) analyyttisen erotuksen jälkeen (yksi kolonni) ennen detektoreita. Näiden kolmen eri ratkaisun antamia tuloksia verrattiin GC-FID:n ja GC-MS:n samoista näytteistä antamiin tuloksiin. Laitteiston toimivuus testattiin sekä vaikuttavan aineen tunnistuksen että THC pitoisuuden määrityksen osalta. Tulokset. Kolonniliitos: Testatuista vaihtoehdoista kolonniliitos 2 todettiin parhaiten toimivaksi. Tunnistus: MS-detektorin toimivuus ja tunnistuskyky testattiin ajamalla näytteitä, joissa tiedettiin olevan THC:tä tai synteettisiä kannabinoideja. Näytteitä oli 27, joissa tunnistettavia yhdisteitä yhteensä 33. GC-FID/MS -laitteisto tunnisti yhdisteet yhtenevästi käytössä olevan tunnistusmenetelmän/laitteiston (GC-MS) kanssa. Pitoisuus: GC-FID/MS -laitteistolla tehtävän pitoisuusmäärityksen tulosten yhtenevyys, toistettavuus sekä uusittavuus testattiin käytössä olevan pitoisuusmenetelmän/laitteiston (GC-FID) suhteen. Kannabisnäytteet (13 eri marihuananäytettä) edustivat eri THC -pitoisuuksia (0,115 p-%). Saatujen tuloksien keskiarvot (<2% toistettavuus, <5% uusittavuus) tai hajonnat (<6% toistettavuus, <10% uusittavuus) eivät poikkea merkittävästi toisistaan. Vastaavalla periaatteella on kehitteillä pitoisuus-/ tunnistusmenetelmä UHPLC-DAD-TQMS -laitteistolla (Shimadzu) tehtävälle amfetamiinin, metamfetamiinin ja MDMA:n määritykselle. 15 Oksisterolien analysointi biologisista näytteistä: UPLC-TQ-S:n ja UPLC-Q-TOF:n vertailua Petri Kylli,1 Linda Ahonen1, Florian B.R. Maire, 2 Rob J. Vreeken,2 Risto Kostiainen1 1 Helsingin yliopisto, farmaseuttisen kemian ja teknologian osasto, Helsinki 2 Leiden University, Analytical BioSciences, LACDR, Leiden [email protected] Johdanto. Työn tavoitteena oli kehittää herkkä analyysimenetelmä kolesterolin hapettumistuotteiden ja D3 vitamiinin metaboliittien analysoimiseksi aivo- ja solumallinäytteistä. Työssä vertailtiin kahta erilaista massaspektrometria, kolmoiskvadrupolia ja Q-TOF:a. Materiaalit ja menetelmät. Näytteinä olivat kokonaiset hiiren aivot ja Parkinsonin taudin malleina käytettävät SH-SY5Y –solulinjanäytteet. Solulinjanäytteille aiheutettiin oksidatiivinen stressi, jolloin ne muodostavat Parkinsonin taudille tyypillisiä proteiiniplakkeja1. Sekä hiiren aivot että solulinjanäytteet uutettiin metanolidikloorimetaaniseoksella, supernatantti haihdutettiin kuiviin ja liuotettiin sisäistä standardia sisältävään metanoliin. Käytetyt standardiyhdisteet olivat sekä hydroksikolesteroleita että D3 vitamiinin metaboliitteja. Näytteet analysoitiin Waters Acquity UPLC Xevo TQ-S ja Waters Acquity UPLC Synapt G2-S Q-TOF-MS –laitteistoilla käyttäen APPI ionisatiota ja tolueenia dopanttina. Ajoliuoksina käytettiin vettä (A) ja metanolia (B). Kolonni oli Waters BEH C18, 1,7 µm, 2,1 x 100 mm. Xevo TQ-S massaspektrometrilla mittaukset suoritettiin SRM –moodissa ja Synapt G2-S:lla MSe-moodissa massa-alueella m/z 50-600. Tulokset. Menetelmien todettiin olevan herkkiä ja toistettavia sekä lineaarisia tutkituilla pitoisuusalueilla. Kolmoiskvadrupolilaitteella mittausalue oli 0,5-1000 ng/ml ja Q-TOF laitteella 10-500 ng/ml. Hiiren aivonäytteistä havaittiin 24-OH-, 27-OH-, 7α-OH- ja 7β-OHkolesteroleita sekä 7-ketokolesterolia ja desmosterolia. Solumallinäytteistä havaittiin samat yhdisteet paitsi 27-OH-kolesteroli. Tulokset ovat samankaltaisia kuin aiemmissa tutkimuksissa havaitut2,3. Solunäytteistä havaittiin Q-TOF –laitteella myös neljä tuntematonta yhdistettä, joiden tarkka m/z –arvo ja fragmentoitaatio olivat tyypillisiä hydroksikolesteroleille4. Kirjallisuusviitteet. Myöhänen TT, Hannula MJ, Van Elzen R, Gerard M, Van Der Veken P, García-Horsman JA, Baeklandt V, Männistö PT ja Lambeir AM. Br J Pharmacol 2012; 166: 1097. 2 Griffiths WJ ja Wang Y. Biochim Biophys Acta 2011; 1811: 784. 3 Heverin M, Meaney S, Lütjohann D, Diczfalusy U, Wahren J ja Björkhem I. J Lipid Res 2005; 46: 1047. 4 Brouwers JF, Boerke A, Silva PFN, Garcia-Gila N, van Gestel RA, Helms JB, van de Lest CHA ja Gadella BM. Biol Reprod 2011; 85: 128. 1 16 Accelerating Metabolomics with High Speed and High Resolution MS/MS Milla Neffling,1 Baljit Ubhi2, Jean-Baptiste Vincendet3 1 AB Sciex, Warrington, UK; 2 AB Sciex Redwood Shores, CA, USA: 3 AB Sciex, France, EMEA [email protected] Biologisten järjestelmien kohdentamattomat (Non-Targeted) analyysit ovat avainasemassa tutkittaessa biologisia systeemejä ja sairauksia. Korkean erotuskyvyn (High Res) MS ja MSMS kohdentamattomat analyysimetodit mahdollistavat uusien yhdisteiden havaitsemisen ja identifikaation, joiden tuntemus voi olla avainasemassa metaboliareittien ja sairauksien ymmärtämisessa. Perinteisesti alemman resoluution MS laitteistolla mitatut kohdennetut tandemmassaspektrometri-analyysit on suunniteltu määrittamään näytteestä tietyt ja jo ennalta tunnetut analyyytit, joiden osuus on rajoitettu otos koko systeemistä. Tarkoituksena yleisesti on testata hypoteesi biologisesta systeemistä. Kohdennetun analyysin etuna usein on parempi herkkyys, suorituskyky ja dynaaminen alue kuin kohdentamattomissa analyyseissa. Kohdennettujen analyysien metodinkehityksessa vaaditaan jo ennakolta laajaa tietämystä määritettavistä analyyteista. AB Sciexin TripleTOF (kvadrupoli-TOF) teknologia yhdistää molempien anaalyysimetodien parhaat puolet. Laboratoriot pystyvät suorittamaan näytteiden sekä kvantitatiiviset, että kvalitatiiviset analyysit, usein yhdessä analyysimetodissa. Käyttäjät voivat suorittaa kohdentamattomia analyyseja korkean erotuskyvyn MS ja MSMS analyyseilla kaikista havaituista piikeistä. Tämä data voidaan prosessoida käyttäen hyväksi joko ennaltaluotuja yhdiste-listoja (mittavampi lista kuin kohdennetuissa analyyseissä mahdollista) hyödyntäen retentioaikaa, MS ja MSMS tarkka massa kirjastoja, - tai kohdentamatonta analyysia, jossa seulonta-prosessi suoritetaan käyttäen tarkan massan MS ja MSMS-dataa, isotooppikuviota seka adduktien välittämää tietoa. Kun haluttu määrä informatiota on tarjolla, voivat käyttäjät hyodyntää kohdennettuja MRM– HR analyyseja, ja saavuttaa korkeaa selektiivisyytta käyttämällä korkean erotuskyvyn MSMS dataa kaikista fragmenteista ja prosessoida dataa kohdennetusti. Näiden hyvin-tunnettujen metodien lisaksi AB Sciexin TripleTOF instrumentilla dataa voidaan kerätä SWATH moodilla. SWATH on kohdentamaton, informaatiosta riippumaton analyysimetodi, joka kerää korkean resoluution MSMS spektran kaikista havaittavista analyyteistä monimutkaisessa näytteessä, yhdessä analyysissa. SWATH tarjoaa MRMtason selektiivisyyden joka analyytille, ilman monivaiheista metodinkehitystä. SWATH avaa useita mahdollisuuksia metaboliareittien kartoitukseen kuten myös massaspektrometriaan yleensä. 17 Massaspektrometria reaktiivisten lääkeainemetaboliittien tutkimuksessa Tekijä(t): Ari Tolonen1 1 Yhteystiedot: Admescope Oy, Oulu S-posti: [email protected] Johdanto. Kemiallisesti reaktiivisten metaboliittien muodostuminen on yksi lääkeaineiden haittavaikutusten ja odottamattomien toksisuusilmiöiden pääsyistä. Reaktiiviset metaboliitit voivat sitoutua elimistön proteiineihin ja DNA:han, minkä vuoksi niiden muodostumisen ennustaminen on oleellista lääkekehityksen aikana. Reaktiivisuuden vuoksi näiden elektrofiilisten yhdisteiden elinikä on hyvin lyhyt, minkä vuoksi niitä ei voi analysoida in vitro- tai in vivo-näytteistä suoraan sellaisenaan. Perinteisesti niiden analysointiin onkin käytetty stabilointia (trapping) nukleofiilisillä reagensseilla, kuten esimerkiksi glutationilla (GSH) tai syanidilla (CN), ennen niiden analysointia LC/MS-tekniikoilla. Materiaalit ja menetelmät. Esitys sisältää lyhyen katsauksen massaspektrometrisistä menetelmistä reaktiivisten lääkeainemetaboliittien analytiikassa; alkaen perinteisistä glutationi-spesifisten neutraalilohkeamien LC/MS/MS-mittauksista ja edeten moderneihin korkean resoluution MS-tekniikoihin, isotooppi-leimattujen tai muuten muokattujen stabilointireagenssien sovellutuksiin, datankäsittelymenetelmiin kuten massadefekti- ja isotooppi-filtteröinti, korkean resoluution neutraalilohkeamamittauksiin, asyyliglukuronidikonjugaattien analysointiin, sekä kovalenttien proteiini-metaboliitti-kompleksien massaspektrometriaan. 18 HPLC-MS menetelmien ja näytteenkäsittelyn kehitys BioCenter Kuopion metabolomiikkalaboratoriossa Marko Lehtonen,1 Seppo Auriola,1 ja Kati Hanhineva2 1 2 Itä-Suomen yliopisto, Farmasian laitos, Kuopio Itä-Suomen yliopisto, Kliininen ravitsemustiede, Kuopio S-posti: [email protected] Johdanto. Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksella toimiva Metabolomiikkakeskus tarjoaa massaspektrometriaan perustuvia tutkimuspalveluja yliopistojen tutkijoille sekä kotimaisille ja kansainvälisille yhteistyökumppaneille. Metabolomiikalla, eli metabolisella profiloinnilla tutkitaan kokonaisvaltaisesti elimistön aineenvaihdunnassa syntyneiden pienikokoisten yhdisteiden rakenteita ja pitoisuustasoja. Sitä voidaan hyödyntää mm. tutkimuksissa, joissa seurataan ravitsemuksen ja muiden ympäristötekijöiden vaikutusta yhdessä perintötekijöiden kanssa elimistön aineenvaihduntatuotteiden koostumukseen, mitä kautta voidaan löytää biomarkkereita esim. erilaisten sairauksien varhaisille riskitekijöille. Materiaalit ja menetelmät. Tyypillisimmät yksikössämme analysoitavat näytematriisit ovat plasma, virtsa sekä eläin- tai kasviperäiset kudosnäytteet, joille on optimoitu näytteenkäsittelymenetelmät entsymaattisen toiminnan lopettamiseksi ja tutkittavien yhdisteiden uuttamiseksi. Kullekin näytteelle tehdään kaksi kromatografista erottelua (RP ja HILIC, Agilent 1290 UPLC) ja massaspektrometrinen detektointi (Agilent 6540 QTOF) käyttämällä sekä positiivista että negatiivisesta ionisaatiota (Jetspray ESI). Yhdisteiden tunnistus perustuu yhdisteelle ominaisen retentioajan ja tarkan molekyylimassan lisäksi MSMS-määrityksiin kolmella eri törmäyskammion energialla ja saatujen tuloksien vertaamiseen puhtaista standardeista, datapankeista sekä kirjallisuudesta saatavaan tietoon. Tulokset. Mittauksien haaste on elimistön aineenvaihduntatuotteiden ison lukumäärän lisäksi erittäin laaja pitoisuusalue ja määritettävien yhdisteiden erilainen kemiallinen luonne. Käytössämme olevilla menetelmillä voidaan määrittää satoja, jopa tuhansia yhdisteitä biologisista näytteistä. Optimoiduilla näytteenkäsittelymenetelmillä saadaan samanaikaisesti sekä hidastettua näytteen koostumusta muuttavat entsymaattiset prosessit että uutettua mahdollisimman laajan polaarisen alueen kattava joukko metaboliitteja. Käytetyt olosuhteet ottavat myös huomioon näytteiden mahdollisimman hyvän säilyvyyden. Kahdella erilaisella erottelutekniikalla (RP ja HILIC) saadaan tutkittua polaarisuusalueeltaan laaja joukko yhdisteitä. Menetelmien kehityksessä on myös havaittu mm. negatiivisen ESI-ionisaation kannalta optimaalisten ajoliuoksien soveltuvan huonosti metabolomiikkatyöhön, koska tällöin kromatografinen toistettavuus on huono ko. projekteihin liittyvissä pitkissä näytesarjoissa. Tutkittavien näytteiden randomisoinnit ja laadunvalvontanäytekäytännöt lisäävät saatujen tulosten vertailtavuutta ja näin toimivat tärkeänä perustana tutkimuksien seuraavaan vaiheeseen, eli tulosten käsittelyyn tilastollisten ja kemometristen työkalujen avulla. 19 Direct sample analysis with Time of Flight Mass spectrometry (DSATOF) and the new GC/MS/MS from PerkinElmer PerkinElmer Sweden, Upplands Väsby, Sweden [email protected] Introduction. The Best Sample Prep is No Sample Prep - Direct Sample Analysis Time of Flight Mass Spectrometry (DSA-TOF). TM AxION DSA system, a breakthrough technology coupled with mass spectrometry that allows the direct analysis of a sample with minimal to no sample prep or chromatography. Quantify and Identify with the NEW revolutionary AxION iQT™ GC/MS/MS. The AxION iQT is one-of-a-kind technology that combines triple quad quantification and Q-TOF identification capabilities in just one instrument, and is 50 times faster than any quadrupole without compromising sensitivity. We are also introducing the unique Cold EI ion source enabling true quantitation from the molecular ion. 20 Faasin I metaboliareaktioiden jäljittely titaanidioksidivalokatalyysilla, sähkökemiallisilla reaktioilla ja sähkökemiallisesti avustetulla Fentonreaktiolla Miina Ruokolainen,1 Hjalmar Permentier,2 Tiina Sikanen,1 Risto Kostiainen,1 Tapio Kotiaho1,3 1 2 Helsingin yliopisto, Farmaseuttisen kemian ja teknologian osasto, Helsinki University of Groningen, Mass Spectrometry Core Facility, Groningen, the Netherlands 3 Helsingin yliopisto, Analyyttisen kemian laitos, Helsinki [email protected] Johdanto. Faasin I metaboliassa voi syntyä toksisia tai aktiivisia metaboliitteja ja epätoivottu metabolia voi olla syynä lääkeainekandidaattien karsiutumiseen. Siksi metabolian tutkiminen on aikaistunut lääkekehitysprosessissa, mikä on lisännyt tutkittavien yhdisteiden määrää ja siten synnyttänyt tarpeen nykyisiä in vitro -menetelmiä nopeammille, helpommille ja edullisemmille menetelmille. Sytokromi P450 -isoentsyymien katalysoimat hapetusreaktiot ovat tärkein faasi I -metaboliareitti. Siksi useiden eri hapetusmenetelmien, kuten metalloporfyriinien, sähkökemiallisen (EC) hapetuksen ja Fenton-reaktioiden, soveltuvuutta lääkeainemetabolian jäljittelyyn on tutkittu.1 Myös titaanidioksidi- (TiO2) valokatalyyttisissa reaktioissa on osoitettu syntyvän metaboliitteja muistuttavia yhdisteitä.2 Tämän työn tarkoituksena on vertailla TiO2-valokatalyysin, suoran sähkökemiallisen hapetuksen ja sähkökemiallisesti avustetun Fenton-reaktion (EC-Fenton) soveltuvuutta lääkeainemetabolian jäljittelyyn. Materiaalit ja menetelmät. Amfetamiinin, buspironin, promatsiinin, testosteronin ja 7etoksikumariinin TiO2-valokatalysoiduissa, EC- ja EC-Fenton-reaktioissa syntyneitä tuotteita vertailtiin in vitro humaani maksamikrosomeilla tuotettuihin faasin I metaboliitteihin. Näytteet analysoitiin UPLC–ESI–Q-TOF-menetelmällä. Tulokset. Hydroksyyliradikaaleihin perustuvilla TiO2-valokatalyysilla ja EC-Fentonreaktioilla pystyttiin jäljittelemään useampia HLM-metaboliareaktioita kuin suoralla EChapetuksella, jolla esimerkiksi useat hydroksylaatioreaktiot ja O-dealkylaatio eivät ole mahdollisia. TiO2-valokatalyysi ja EC-Fenton-reaktiot ovat kuitenkin epäselektiivisempiä ja tuottivat siksi useampia reaktiotuotteita, joita HLM-metaboliareaktioissa ei havaittu. Kehitetty TiO2-valokatalyysimenetelmä oli huomattavasti nopeampi verrattuna EC-Fentonmenetelmään. Millään vertailluista menetelmistä ei pystytä jäljittelemään kaikkia faasin I metaboliareaktioita, ja siksi EC-, EC-Fenton- ja TiO2-valokatalyyttiset hapetusmenetelmät soveltuvat vain rajoitetusti lääkeainemetabolian ennustamiseen. Niillä voidaan kuitenkin tuottaa useita tärkeitä metaboliitteja muihin lääkekehitysprosessin tarpeisiin. Kirjallisuusviitteet. Lohmann, W. ja Karst, U., Anal. Bioanal. Chem. 391, 2008, 79-96 2 Nissilä, T., Sainiemi L., Karikko, M., Kemell, M., Ritala, M., Franssila, S., Kostiainen, R. ja Ketola R.A., Lab Chip 11, 2011, 1470-1476 1 21 Desorption atmospheric pressure photoionization combined with travelling wave ion mobility-mass spectrometry Riikka-Marjaana Räsänen,1 Prabha Dwivedi,2 Facundo M. Fernández,2 Tiina Kauppila2* 1 2 University of Helsinki, Division of Pharmaceutical Chemistry, Helsinki Georgia Institute of Technology, School of Chemistry and Biochemistry, Atlanta, USA * [email protected] Introduction. Desorption atmospheric pressure photoionization (DAPPI) is a direct open air surface sampling and ionization technique to analyze studied compounds directly from the solid sample surface without pre-handling or pre-separation of the sample.1 DAPPI has been used to analyze e.g. pharmaceuticals,1 poly-aromatic hydrocarbons2 and lipids.3 Previous studies with other ambient ionization techniques have shown that ion mobility separation enhances the selectivity and increases the signal-to-noise ratio (S/N).4 Therefore, the objective of this study was to couple DAPPI to travelling wave ion mobilitymass spectrometry (TWIM-MS) to increase spectrum interpretability, and to explore the potential applications of DAPPI-TWIM-MS. Materials and methods. DAPPI was assembled in front of a Synapt G2 TWIM-MS instrument (Waters, UK). 1 µL of 1-100 µM single standards (retinol (vitamin A), cortisol, cholecalciferol (vitamin D3), α-tocopherol (vitamin E), ranitidine, benzo[a]pyrene, phylloquinone (vitamin K1), bisphenol A) and a mixture of retinol, cholecalciferol and αtocopherol, were applied on PTFE plates and left to dry. The analytes were vaporized using hot toluene vapor and ionized using a VUV krypton discharge lamp. In case of authentic samples, pharmaceutical tablets and almonds, the analysis was performed directly from the sample surface. Results. The selected compounds were efficiently ionized by DAPPI. The estimated limits of detection for the studied compounds were in the range of 30-290 fmol. The main ions detected in the spectra of the non-polar vitamins D3 and E were at m/z 383 ([M-H]+ of D3) and 430 (M+· of E), respectively. Vitamin A dissociated showing a fragment at m/z 255 as the main ion. Vitamins A, D3 and E were successfully separated by TWIM. In the analysis of authentic samples, vitamin E was detected from almonds as an intensive M+·. DAPPI was applied to the analysis of a genuine emergency contraceptive tablet and a potentially fake tablet. These were clearly differentiated according to the different mobilities of the analytes and the mass spectra. In the all TWIM-MS measurements, the TWIM separation enhanced the spectral quality and the S/N. References 1 Haapala M., Pol J., Saarela V., Arvola V., Kotiaho T., Ketola R.A., Franssila S., Kauppila T.J., and Kostiainen R., Anal. Chem. 79, 2007, 7867-7872. 2 Luosujärvi L., Kanerva S., Saarela V., Franssila S., Kostiainen R., Kotiaho T., Kauppila T.J., Rapid Commun. Mass Spectrom. 24, 2010, 1343-1350. 3 Suni N.M., Aalto H., Kauppila T.J., Kotiaho T., Kostiainen R., J. Mass Spectrom. 47, 2012, 611-619. 4 Harris G., Graf S., Knochenmuss R., Fernández F., Analyst, 137, 2012, 3039-3044. 22 MphR(E) makrolidibiosensoriproteiinin rakenteen ja toiminnan tutkiminen natiivimassaspektrometrialla Nina Virolainen,1 Mika Torvinen,2 Josefiina Viitamäki,1 Antti Larjo,1 Matti Karp,1 Jarkko Valjakka,3 Janne Jänis1 1 Tampereen teknillinen yliopisto, kemian ja biotekniikan laitos, Tampere; 2 Tampereen yliopisto, BioMediTech, Tampere; 3 Itä-Suomen yliopisto, kemian laitos, Joensuu [email protected] Johdanto. Bakteerien voimakkaasti yleistyvän antibioottiresistenssin syynä on erityisesti makrolidiantibioottien lisääntynyt käyttö. Antibioottiresistenssiä aiheuttava geeni säätelee esimerkiksi antibioottia tehottomaksi muokkaavan entsyymin ilmentymistä. Geeni voi olla bakteerissa jo luontaisesti tai se voi mutatoitua perimään. Ympäristöömme päätyneiden antibioottijäämien tunnistamiseen on kehitetty ja kehitetään edelleen bioluminesenssiin perustuvia kokosolubiosensoreita.1 MphR(E) on makrolideja sitova repressoriproteiini, joka säätelee makrolidi-2′-fosfotransferaasigeenin (mphE) transkriptiota. Kun makrolidi kiinnittyy MphR(E)-proteiiniin, mphE-geenin transkription operaattorialue DNA:ssa vapautuu ja aktivoituu. Näin vapautuneen geenin koodaama fosfotransferaasi tuottuu katalysoimaan makrolidien desosamiiniryhmän fosforylaatiota, jolloin antibiootit inaktivoituvat ja syntyy resistenssi. Tämän vuoksi MphR(E) on potentiaalinen säätelijäproteiini makrolideja spesifisesti tunnistavien biosensoreiden suunnittelussa. Materiaalit ja menetelmät. Työssä tutkittiin korkean erotuskyvyn natiivi–ESI-FTICR massaspektrometrialla villityypin rekombinantti MphR(E)-proteiinin rakennetta ja erityisesti sen makrolidispesifisyyttä. Lisäksi proteiiniin suunniteltiin DNA-sitomiskykyä parantavia pistemutaatioita homologisen MphR(A) proteiinin kiderakenteen2 perusteella. Tulokset. MphR(E) on kahdesta identtisestä 21,5 kDa:n alayksiköstä koostuva homodimeerinen proteiini. Molempiin alayksiköihin voi sitoutua spesifisesti yksi makrolidiantibiootti. MphR(E):n natiivimassaspektri vahvisti proteiinin esiintyvän dimeerisenä myös ilman makrolidien tai DNA:n läsnäoloa. MphR(E):n ligandispesifisyyttä tutkittiin 7:n eri makrolidin (erytromysiini, klaritromysiini, oleandomysiini, klindamysiini, linkomysiini, spiramysiini ja tylosiini) kanssa. Sitoutumista havaittiin vain kolmen ensiksi mainitun makrolidin kanssa, jotka ovat kaikki 14:n rengasatomin makrolideja. Sitoutuminen oli likimain yhtä voimakasta erytromysiiniin ja klaritromysiiniin, mutta selvästi heikompaa oleandomysiiniin. Erytromysiinin dissosiaatiovakioksi määritettiin ligandititrauksella Kd = 4,4 M ja Hillin vakioksi n = 1,7, eli kahden makrolidiligandin sitoutumisessa proteiiniin havaittiin voimakas positiivinen ko-operatiivisuus. Tehdyillä aminohappomutaatioilla ei pystytty merkittävästi parantamaan proteiinin affiniteettiä DNA:han, mutta niiden vaikutus heijastui yllättäen jonkin verran makrolidien sitoutumisen affiniteetteihin. 1 2 Möhrle, V., Stadler, M., Eberz, G. Anal. Bioanal. Chem. 2007, 388, 1117–1125. Zheng, J., Sagar, V., Smolinsky, A., Bourke, C., LaRonde-LeBlanc, N., Cropp, T.A. J. Mol. Biol. 2009, 387, 1250–1260. 23 Revealing the identification power of Collision Cross Section (CCS): a novel approach applied to pesticide analysis in food Séverine Goscinny1, Michael McCullagh2, Vincent Hanot1, Gauthier Eppe3, David Douce2 and Daniel McMillan2 1 Scientific Institute of Public Health, rue Juliette Wytsman 14, 1050 Brussels 2 3 Waters, Floats Road, Manchester, United Kingdom Universityof Liège, MS Laboratory, Institut de Chimie, Bat. B6c, B-4000 Liège [email protected] Performing pesticide analysis in food requires coping with multi-class compounds, different matrices and responding rapidly. Screening methods are very useful as they can discriminate samples without any pesticides from those with detectable residues. The laboratory can then focus their efforts on quantitative methods for a smaller number of samples. Different strategies can be applied for screening purposes. Full scan acquisition has however driven most of the attention because of its inherent benefit of theoretical detection of unlimited number of compounds. In spite of this analytical potential, it is well characterized that many factors can influence mass spectra for LC-based methods and given the complexity of the samples analysed, reliable identification can be unreachable in some cases. Ion mobility is known to be a powerful analytical tool for the separation of complex samples and collision cross sections of compounds derived from drift time has been extensively used for characterization purposes. We will present a novel way to use these special mobility features in screening methods from acquisition to data processing. For the assay, UPLC-HDMSE experiments were performed on a Synapt G2-S using a series of standard solutions, spiked matrices and a previous proficiency test. CCS values were generated from the standard solutions and inserted into a scientific library within a new scientific information system. The screening method performances were tested with samples (blank matrices, spiked samples and proficiency test). From these results, we will show how we can reliably reduce the number of false positive and importantly avoid false negative identifications. Keywords: Multidimensional analysis, pesticide analysis, Liquid chromatography-Ion mobility-High Resolution Mass spectrometry, identity confirmation 24 Seerumin 5-HIAA:n massaspektrometrinen menetelmä neuroendokriinisten kasvainten diagnostiikassa Niina Tohmola1,2, Outi Itkonen1, Timo Sane3, Helene Markkanen1, Sakari Joenväärä2, Risto Renkonen1,2 ja Esa Hämäläinen1 1 HUSLAB, Helsingin yliopistollinen keskussairaala, Helsinki, 2 Haartman instituutti, Helsingin yliopisto ja 3 Endokrinologian osasto, Helsingin yliopistollinen keskusairaala, Helsinki [email protected] Johdanto: Neuroendokriiniset kasvaimet (NET) ovat peräisin hormoneja tuottavista soluista. Näitä kasvaimia esiintyy yleisimmin suolistossa, mutta voi löytyä myös esimerkiksi haimasta, kateenkorvasta tai keukoista.1 Kasvaimet voivat aiheuttaa useiden bioaktiivisten yhdisteiden, kuten kromograniinien tai hormonien ylieritystä.2 Useimmiten serotoniinin tuotanto on lisääntynyt NET potilailla ja sen metaboliatuote 5-hydroksyyliindoliasetaatti (5-HIAA) virtsasta määritettynä on yleisimmin käytetty merkkiaine NET diagnosoinnissa ja seuraamisessa. Virtsan 5-HIAA:n HPLC-menetelmät elektrokemiallisella tai flurometrisella detektiolla voivat kuitenkin olla alttiita häiritseville yhdisteille, kuten lääkeaineille tai toisille metaboliiteille. Vuorokausivirtsan keräys on myös haastavaa sekä altista virheille.3 Näiden syiden vuoksi, kehitimme ja validoimme suoraviivaisen LC-MS/MS-menetelmän seerumin 5-HIAA:n mittaukseen. Materiaalit ja metodit: Käytimme tässä työssä seeruminäytteitä, jotka oli kerätty terveiltä vapaaehtoisilta (n=136), sekä potilailta, joilla epäiltiin tai oli todettu NET (n=129). Näytteisiin lisättiin leimattu 5-HIAA-D2 sisäiseksi standardiksi, ne esipuhdistettiin kiinteäfaasiuutolla ja kvantitoitiin massaspektrometrialla. Tutkimme myös säilytyksen, näytteenottoputken, kellonajan ja aamupalan vaikutusta seerumin 5-HIAA pitoisuuteen. Lisäksi määritimme viitearvot seerumin 5-HIAA:lle ja vertasimme kehitettyä LC-MS/MS menetelmää virtsan HPLC- sekä plasman immunometriseen kromograniini A (CgA) menetelmään. Tulokset: Kehittämämme LC-MS/MS-menetelmä on sensitiivinen (LOQ 5 nmol/L), ja lisäksi sillä on laaja lineaarinen alue (5-10000 nmol/L), sekä lyhyt analyysiaika (7 min). Seerumin 5-HIAA säilyy useita päiviä eri lämpötiloissa ja kestää ainakin viisi sulatuspakastus kertaa. Me emme löytäneet variaatiota seerumin 5-HIAA pitoisuuksissa päivän sisällä (p≥ 0.20), eikä aamiaisella ollut vaikutusta seerumin 5-HIAA pitoisuuteen (p=0.89). Ehdotamme 123 nmol/L viiteylärajaa seerumin 5-HIAA pitoisuudelle. ROC-analyysissä käyrän alapuolinen pinta-ala (AUC) oli 0.83 virtsan 5-HIAA:lle, 0.81 seerumin 5-HIAA:lle ja 0.76 plasman CgA:lle. Yhteenveto: Seerumin 5-HIAA:n massaspektrometrinen menetelmä erottaa hyvin terveet henkilöt ja NET potilaat toisistaan, sekä soveltuu serotoniinia tuottavien neuroendokriinisten kasvainten diagnosointiin ja seuraamiseen. 1 Modlin, I.M. and Sandor, A., Cancer 79, 2000, 813-829 Ramage J. et al. Gut 54, 2005, IV1-16 3 O’Toole D. et al. Neuroendocrinology 90, 2009, 194-202 2 25 Characterisation of a New Uniform-Field Ion Mobility Q-TOF Mass Spectrometer and its application to Life Science Research Anthony Sullivan, Agilent Technologies [email protected] High resolution mass spectrometry is now established as the analytical cornerstone in proteomics, metabolomics and other research applications requiring the analysis of highly complex samples. In recent years, substantial interest has grown in the utilisation of fast, orthogonal ion mobility-based techniques to provide added levels of separation. In collaboration with several academic institutions, Agilent have introduced the first uniform field ion mobility system, which enables the combined separation power of LC, IM and MS techniques. This presentation will describe the technical details of the new 6560 IMS-QTOF instrument and show the instrument’s performance, with examples of proteomics, metabolomics, sugars, lipids and the direct measurement of collisional cross-sectional area. 26 The importance of sample preparation, pure reagents and solvents for easy interpretable mass spectra and reproducible analytical methods Mikko Savin, Sigma Aldrich Finland [email protected] 27 POSTERIESITYKSET 28 LC-MS/MS method development of an initial testing procedure for prohibited substances in sport Laura Harju,1 Tiia Kuuranne,1 Antti Leinonen,1 Reetta Uusalo,1 1 United Medix Laboratories Ltd., Doping Control Laboratory, Helsinki [email protected] Introduction. The use of performance enhancing substances is prohibited in sports by the World Anti-Doping Agency (WADA). Doping analytics requires fast and reliable examination of several hundred substances, and their metabolic products from a small sample volume. The purpose of this work was to develop a simple and rapid liquid chromatographic/tandem mass spectrometric (LC-MS/MS) screening method for doping agents in human urine. Materials and methods. A general screening method based on enzymatic hydrolysis of conjugated substances followed by two stages of (pH 9.6 and 12) liquid-liquid extraction (LLE) and LC-MS/MS identification was developed. In this method 63 different doping agents, including anabolic agents, beta-2-agonists, hormone and metabolic modulators, diuretics, stimulants, narcotics, cannabinoids, glucocorticosteroids and beta-blockers were investigated. Chromatography was based on gradient elution on a rapid resolution C18 column and ionization of the analytes was achieved with electrospray ionization in positive ion mode. The performance of the method was evaluated with regard to specificity, analytical recovery, limit of detection and repeatability. Results. The method was proven specific and sensitive. The minimum required performance limit (MRPL), established by WADA, was attained to all 63 doping agents. The extraction recoveries were higher than 80% for most of the analytes and above 25% for certain more polar compounds. The average repeatability of ion ratios and retention times was 2%. The developed method was proven applicable to the analysis of wide selection of prohibited substances, and allows flexible method extensions which may arise from the modifications of WADA prohibited list. 29 Rho-kinaasi-inhibiittori Y-27632 vähentää hypoksiaolosuhteissa verisuonikasvutekijä α:n ilmentymistä fibroblastisoluissa Juha Piltti 1, Markku Varjosalo 2, Chengjuan Qu 1, Jukka Häyrinen 1, ja Mikko J. Lammi 1 1 Itä-Suomen yliopisto, Biolääketieteen yksikkö, Kuopio 2 Helsingin yliopisto, Biotekniikan instituutti, Helsinki E-mail: [email protected] Johdanto. Rho-kinaasi-inhibiittori Y-27632 on lääketieteellisesti potentiaalinen molekyyli, joka kykenee edistämään normaalia nivelruston ilmiasua ylläpitävien geenien ilmentymistä1. Tämän ominaisuuden yhdistäminen potilailta eristettyihin ja pluripotenttivaiheeseen muokattuihin kantasoluihin voisi mahdollistaa suoran kemiallisen soluerilaistamisen pyrittäessä tuottamaan korjauskudosta vaurioituneeseen nivelrustoon. Tässä tutkimuksessa on keskitytty lyhytkestoisen Rho-kinaasi-inhibiittori Y-27632:n altistuksen indusoimien biologisten vasteiden selvittämiseen. Materiaalit ja menetelmät. Fibroblastisolut (Human Foreskin Fibroblast, CRL-2429, ATCC) on altistettu 10 µM:n Rho-kinaasi-inhibiittoripitoisuuksille sekä 20 %:n normaaliilmakehän olosuhteissa että rustokudoksessa vallitsevissa 5 %:n hypoksiaolosuhteissa. Analytiikka perustuu proteiinimuutosten massaspektrometriseen seulontaan spectral counting -tekniikalla, sekä visualisoiviin mikroskopointitekniikoihin automatisoitua faasikontrastimikroskooppimonitorointia ja spesifisiä immunokemiallisia merkkiaineita käyttäen. Koekäsittelyjen vaikutus fibroblastisolujen ilmiasuun on määritetty kvantitatiivista RT-PCR-analytiikkaa käyttäen. Tulokset. Rho-kinaasi-inhibiittori Y-27632 vaikuttaa dynaamisesti aktiinifilamenttien muodostumiseen ja purkautumiseen ensimmäisen kolmen vuorokauden aikana Rhokinaasi-inhibiittorialtistuksen aloittamisesta. Enimmillään keskimääräinen aktiinifilamenttien pituus solua kohden on nelinkertainen käsiteltyjen ja käsittelemättömien solujen välillä. Rho-kinaasi-inhibiittori kiihdyttää myös solujen jakaantumista ensimmäisen käsittelyvuorokauden aikana, mutta solumäärät tasaantuvat seuraavien kahden vuorokauden aikana. Immunokemiallisten merkkiaineiden avulla on havaittu solujen tarttumiseen vaikuttavien, vinkuliinivälitteisten kiinnittymispesäkkeiden muodostumisen vähenevän Rho-kinaasi-inhibiittorikäsittelyjen vaikutuksesta. Kvantitatiivisten proteiiniseulontojen perusteella vinkuliini-proteiinin määrä ei soluissa muutu, vaan kyseessä on proteiinin solunsisäiseen jakautumiseen liittyvä muutos. Tutkittujen fibroblastisolujen ilmiasussa ei havaittu muutoksia huolimatta koejärjestelyjen pidentämisestä kolmesta vuorokaudesta 28 vuorokauteen. Pitkän altistusjakson yhteydessä havaittiin Rho-kinaasiinhibiittorin vähentävän verisuonikasvutekijä α:n ilmentymistä hypoksiaolosuhteissa, mutta ei normaali-ilmakehän olosuhteissa. Mikäli havainto on vahvistettavissa proteiinitasolla myös transformoidulla solulinjalla, se voi mahdollistaa uuden lähtökohdan rajoittaa hypoksian indusoimaa angiogeneesiä syöpäsoluissa. 1 Matsumoto, E ym. Biochem Biophys Res Commun. 420, 2012, 124-129. 30