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Präzise Analyse: Den Proteinen und Elementen auf der Spur

Die MitarbeiterInnen der Core Facility „Protein Micro-Analysis“ (Projektleiter: ao.Univ.-Prof. Dr. Herbert Lindner) arbeiten im Hintergrund vieler erfolgreicher Forschungsprojekte an der Medizinischen Universität Innsbruck. Zuletzt wurde das breite Spektrum an analytischen Methoden der zentralen Serviceeinrichtung dazu genutzt, Proben von BrustkrebspatientInnen auf Aluminium zu untersuchen – eine besondere Herausforderung.

Die Core Facility „Protein Micro-Analysis“ der Sektion für Klinische Biochemie (Interim. Leiter Univ.-Prof. Dr. Ludger Hengst) im Biozentrum der Medizinischen Universität Innsbruck bietet ein breites Spektrum an analytischen Methoden für die Separierung sowie Identifizierung von Proteinen, Peptiden und deren Modifikationen an. Das Forschungsspektrum ist dabei sehr weit: Methodenentwicklung, Fragestellungen der Grundlagenforschung sowie Untersuchungen von klinischen Proben stehen im Vordergrund. Bevor ein Projekt allerdings begonnen werden kann, ist häufig eine Methodenoptimierung notwendig. Auf Grund der Komplexität der Proben, der Eigenschaften der Probenmatrix sowie der meist nur in geringen Mengen vorhandenen Proben kommt der Methodenentwicklung große Bedeutung zu. „Wir müssen verlässliche und reproduzierbare Daten für die Forscherinnen und Forscher liefern, die sich an uns wenden“, erklärt ao.Univ.-Prof. Dr. Herbert Lindner. Auf Grund des breiten Einsatzgebietes seiner Core Facility hat der Forscher im Laufe seines Berufslebens schon mit nahezu jeder Klinik und Sektion der Medizinischen Universität Innsbruck zusammengearbeitet.

Große Herausforderung: Aluminium kommt in praktisch allen Stoffen vor
Eine besondere Herausforderung war zuletzt die Mitarbeit an der erst kürzlich veröffentlichten Innsbrucker Studie zum Zusammenhang von aluminiumhaltigen Deodorants und Brustkrebs. Die Erstautorin der Studie, Mag.a Caroline Linhart, von der Sektion für Medizinische Statistik und Informatik hatte sich an das Team von Univ.-Prof. Lindner gewandt. Im Rahmen der Forschungsarbeit sollten zusätzlich zu einer wissenschaftlichen Befragung auch Gewebeproben analysiert werden. Ziel der Untersuchung war es, den Aluminiumgehalt in Gewebeproben von Brustkrebspatientinnen mit denen einer gesunden Kontrollgruppe zu vergleichen.  Die Methode der Aluminiummessung mittels Atomabsorptionsspektrometrie wurde von Ass. Prof. Dr. Heribert Talasz an der Core Facility etabliert und optimiert. Die sensitive Messung von Aluminium ist recht anspruchsvoll, da viele im Labor verwendete Materialien und Geräte mit Aluminium kontaminiert sind oder Aluminium enthalten. Bei komplexen Fragestellungen, wie etwa der Aluminiumbestimmung von Gewebeproben, kann die Methodenoptimierung daher sehr aufwändig sein, ist aber ein wichtiger Beitrag, um zu wissenschaftlich verwertbaren Ergebnissen zu kommen. Aluminium wird derzeit auch mit vielen anderen Erkrankungen, wie beispielsweise Alzheimer in Verbindung gebracht. Hierbei ist es notwendig, dass genaue Messmethoden zur Verfügung stehen um, Zusammenhänge feststellen oder ausschließen zu können. Neben dieser bereits abgeschlossenen Studie gibt es weitere Projekte in Zusammenarbeit mit verschiedenen  Kliniken, bei denen die Konzentration von z.B. Eisen, Kupfer, Zink, Strontium etc. in Blut, Gewebe oder Zellen gemessen wird.

 
Teamarbeit: Ermöglicht wurde die Studie zu aluminiumhaltigen Deodorants durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit am Medizinstandort Innsbruck. Die Sektion für Medizinische Statistik und Information, die Univ.-Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe, die Sektion für Klinische Biochemie und die Univ.-Klinik für Plastische, Rekonstruktive und Ästhetische Chirurgie waren maßgeblich an dieser Studie beteiligt. Foto: MUI/ D. Bullock.

Aus- und Weiterbildung  an der Core Facility
Besonderes Augenmerk wird neben der Weiterentwicklung der Methoden auch auf die Fort- und Weiterbildung der MitarbeiterInnen gelegt. So finden regelmäßig Schulungen statt, um den neuesten Kenntnisstand  zu gewährleisten. Im Bereich der Forschung und Entwicklung wurden in den letzten Jahren zahlreiche Diplomarbeiten und Dissertationen erfolgreich abgeschlossen und die Ergebnisse auf internationalen Kongressen präsentiert. Darüber hinaus wurden seit Bestehen der Einrichtung 16 Lehrlinge zu ChemielabortechnikerInnen ausgebildet. Erst kürzlich erhielt Michael Brunner, ausgebildeter Lehrling im Lehrberuf Chemielabortechnik, im Rahmen der Begabtenförderung für Lehrlinge des Landes Tirol eine Prämie zuerkannt und in diesem Zusammenhang wurde auch die hervorragende Lehrlingsausbildung an der Core Facility gewürdigt.

Hintergrundinformation: Breites Methodenspektrum
Entsprechend den Anforderungen an eine moderne Proteinanalytik verfügt die Core Facility über die unterschiedlichsten Geräte. Die vorhandene Geräteausstattung ermöglicht u.a. die Matrix-assistierte-Laser-Desorption/Ionisation (MALDI) und Electro-Spray-Ionisation (ESI), sowie die Durchführung von MSn Techniken durch den Einsatz verschiedener Fragmentierungsmethoden, wie z.B. HCD, CID und ETD.
Für die Analyse von komplexen Proteingemischen, wie sie üblicherweise in Zellen vorkommen (mehrere tausend Proteine), ist die Kombination unterschiedlicher Trennmethoden mit Massenspektrometrie unerlässlich. Ein Forschungsschwerpunkt  an der Core Facility ist, neben der Entwicklung hoch-effizienter chromatographischer Trennsysteme, die Kopplung von Kapillarelektrophorese mit Massenspektrometrie. Mit Hilfe dieser Techniken werden auch qualitative und quantitative Analysen (z. B. SILAC, iTRAQ, etc.) von Proteinen und Peptiden und deren post-translationalen Modifizierungen durchgeführt.

Darüber hinaus werden umfassende technische und beratende Hilfestellungen bezüglich Versuchsplanung, Probenaufreinigung und -vorbereitung, sowie die Entwicklung projektspezifischer Methoden angeboten. Neben der Analyse von Proteinen und Peptiden werden auch quantitative Analysen von Aminosäuren und diversen Sekundärmetaboliten mittels Massenspektrometrie und HPLC, sowie Elementbestimmungen mittels Atomabsorptionsspektrometrie (F-AAS und GF-AAS) durchgeführt.

(Barbara Hoffmann-Ammann)

Weitere Informationen:
- Core Facility Protein Micro-Analysis
- Core Facilities an der Medizinischen Universität Innsbruck