Massenspektrometer für hochauflösende Metabolitenanalyse

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521566180

Metaboliten sind wichtige Regulatoren der Homöostase. Veränderungen in den Konzentrationen von Metaboliten können verschiedene Krankheitszustände verursachen. Bei CKD spielt metabolisches Ungleichgewicht eine zentrale Rolle bei der Entstehung und Fortschreiten der Krankheit sowie beim Fortschreiten von CVD. Die Antragsteller haben pathologische und mit Metaboliten assoziierte posttranslationale Veränderungen im Krankheitsverlauf von CKD und CVD identifiziert. Mit Hilfe synthetischer Verbindungen, die reaktive Metaboliten nachahmen, konnten die pathologischen PTMs in vitro nachgeahmt werden. Aufgrund technischer Analysebeschränkungen war es jedoch nicht möglich, die entsprechenden Metaboliten in vivo aus klinischen Proben zu identifizieren. Metaboliten können auch direkt den Ausbruch und das Fortschreiten von Leber- und Darmerkrankungen beeinflussen. Durch den Austausch von endokrinen Mediatoren, Zytokinen, Immunzellen und Metaboliten sind die Leber und der Darm funktionell miteinander verbunden. Metaboliten die aus der Darmmikrobiota stammen oder Abbauprodukte von Proteinen im Gastrointestinaltrakt können Lebererkrankungen auslösen oder verschlimmern, indem sie das Organ proinflammatorischen und profibrotischen Prozessen aussetzen. Daher ist die Identifizierung dieser CKD-assoziierten und aus dem Darm stammenden Metaboliten für das Verständnis der Pathogenese von Niere-, Herz-, Leber- und Darmerkrankugen von entscheidender Bedeutung. Die Massenspektrometrie ist die modernste Methode zur Analyse ganzer Metabolome, um neue Metaboliten im Zusammenhang mit Krankheiten zu identifizieren und zu quantifizieren. Ohne vorheriger Kenntnis der chemischen Zusammensetzung neuartiger Metaboliten erfordert die Identifizierung eine hohe Mindestmassenauflösung von 50.000. Aufgrund der unzureichenden Massenauflösung ist die Identifizierung von Metaboliten aus klinischen Proben mit den derzeit verfügbaren Massenspektrometern der Antragsteller nicht möglich. In den verschiedenen Forschergruppen der Uniklinik RWTH Aachen liegt der Schwerpunkt der beiden derzeit geförderten Sonderforschungsbereiche SFB/TRR219 und CRC1382 auf der klinischen Bedeutung von Metaboliten und posttranslationalen Modifikationen bei der Entstehung und dem Fortschreiten von CKD und CVD bzw. Darm- und Lebererkrankungen. Obwohl in diesem Bereich noch weitere Forschungsarbeiten erforderlich sind, ist die Metabolom- und PTM-Massenspektrometrie wahrscheinlich in klinische Anwendungen übertragbar und wird voraussichtlich zu einem Standardinstrument in der klinischen Praxis werden, die die aus bestehenden diagnostischen Methoden gewonnenen Informationen ergänzen. Da die Massenspektrometrie in der Lage ist, Metabolom-Spektralsignaturen aus pathologischen Plasmaproben zu extrahieren, bietet diese Technik eine neuartige Plattform zur Untersuchung der Auswirkungen von Metabolom-Veränderungen bei CKD und CKD-assoziierten CVD sowie metabolom-assoziierten Darm-Leber-Erkrankungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Massenspektrometer für hochauflösende Metabolitenanalyse
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr. Joachim Jankowski