Utrechtse wetenschappers zijn erin geslaagd de massa van individuele moleculen te meten. Door een bestaande massaspectrometer aan te passen en speciale software te ontwikkelen, de onderzoekers slaagden erin ultragevoelige metingen te doen. Hierdoor kunnen ze voor het eerst elk deeltje afzonderlijk in een mengsel van moleculen meten. Dit heeft verstrekkende toepassingen in, bijvoorbeeld, gentherapie producten, waarbij een nauwkeurige meetmethode cruciaal is. De onderzoekers publiceren hun bevindingen op 9 maart in Natuurmethoden .

Met massaspectrometrie, onderzoekers bepalen de massa van moleculen. Maar tot nu toe, dit was niet mogelijk op een directe manier. Onderzoekers gebruikten een massaspectrometer om de lading van de ionen in een molecuul-ensemble af te leiden en berekenden vervolgens de massa terug. Dit werkt best goed als de moleculen en hun ladingen kunnen worden geïdentificeerd, maar in een gemengd eiwitcomplex met een hoge massa is dat een bijna onmogelijke opgave.

De onderzoeksgroep onder leiding van Albert Heck voerde in het lab aanpassingen uit aan hun massaspectrometer en ontwikkelde speciale software waarmee ze metingen van enkelvoudige moleculen konden doen. De massaspectrometer is een groot instrument ter grootte van een kopieermachine met in het midden een soort capsule ter grootte van een duim:de Orbitrap. De ionen die er doorheen gaan, cirkel rond een elektrode, het produceren van een elektrisch stroomsignaal. "Nu kunnen we elk ion in de massaspectrometer afzonderlijk bekijken. Dit betekent dat we niet langer naar ionensembles hoeven te kijken, maar meet de lading direct voor elk ion, " zegt eerste auteur Tobias Wörner. "Dat maakt het mogelijk om de massa te bepalen van dingen die een ambigue massaverdeling hebben."

genproduct

Gentherapie is een concrete toepassing waarin deze nieuwe methode een wereld van verschil kan maken. Gentherapie wordt meestal toegepast bij kinderen met een zeldzaam gendefect. Artsen introduceren een onschadelijk virus vol met een gezonde versie van het gen. Vorig jaar, bijvoorbeeld, deze vorm van therapie kwam op de markt voor de spierziekte SMA onder de naam Zolgensma. De kosten waren $ 2,12 miljoen, het duurste medicijn ter wereld maken.

“De uitdaging is om het gen goed aan het virus toe te voegen. Methoden om dit te meten zijn cruciaal. Als het gen te lang is, het wordt niet goed opgenomen door het virus of in stukjes gesneden. Als het te kort is, er is een kans dat het virus twee stukken in beslag neemt. Het kan ook zijn dat de virusdeeltjes helemaal geen gen hebben ingebouwd. De kwaliteit van zo'n genproduct kon tot nu toe niet worden gemeten, ’, zegt Albert Heck van de Universiteit Utrecht.

Met deze nieuwe methode komt daar verandering in. "Nutsvoorzieningen, kunnen we meten of en welke stukjes het virus heeft opgenomen. We worden al benaderd door verschillende internationale farmaceutische bedrijven, wie zou willen dat wij dit voor hen doen, omdat gentherapie midden in een renaissance zit."

Software openen

De nieuwe massaanalyse kan worden gebruikt voor een verscheidenheid aan grote complexen, ook:antistoffen, ribosomen, eiwitstolsels en lege of genoomverpakte virussen. "Dit is echt een enorme doorbraak, Heck zegt. "Dit opent zoveel mogelijkheden. Ik denk niet dat we ons pas veel later gaan realiseren hoe groot deze doorbraak is geweest."

Fabrikant Thermo Fisher Scientific heeft laten weten dat de nieuwe applicatie voorlopig niet op de markt komt. Maar de software van Hecklab komt wel beschikbaar. "We zullen de ontwikkelde software vrij toegankelijk maken, " zegt Joost Snijder, universitair docent betrokken bij het onderzoek. "Dus elk laboratorium met een Orbitrap kan het zelf proberen."