Probenvorbereitung für die massenspektrometriebasierte Proteomik und Metabolomik
Mikrofluidik ermöglicht die Miniaturisierung und Automatisierung komplexer Probenvorbereitungsprozesse in der Proteomik, Peptidomik und Metabolomik.
Für die Analyse komplexer protein-, peptid- oder metabolithaltiger Proben hat sich die Flüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie-Kopplung (LC-MS/MS) als unverzichtbare Analysemethode etabliert. Wesentlich für die Sensitivität und Reproduzierbarkeit des gesamten Analyseworkflows ist hierbei insbesondere die Qualität der Probenvorbereitung, die sich oft als limitierender Faktor der Analysekette erweist. Dies liegt unter anderem an der Komplexität und Anzahl der notwendigen Schritte um aus einer biologischen Probe eine für die LC-MS/MS-Analyse aufgereinigte Probe zu erhalten.
Unser Fokus: zentrifugale mikrofluidische Automatisierung
In der Forschungsgruppe "Mikrofluidische Plattformen - Proteomik" leisten wir Pionierarbeit bei der Lösung dieser Herausforderungen, indem wir die Möglichkeiten der Mikrofluidik nutzen. Unsere Arbeit konzentriert sich auf die Miniaturisierung und Anpassung von Arbeitsabläufen zur Probenvorbereitung an mikrofluidische Systeme. Mit diesem Ansatz können beispielsweise Reaktionsvolumina erheblich reduziert und Probenverluste minimiert werden, wodurch die Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit von LC-MS/MS-Analysen verbessert wird. Demonstriert wurde das Potential dieses Ansatzes für verschiedene elementare Probenvorbereitungsschritte wie z. B. für den enzymatischen Verdau von Serum sowie für die Peptidaufreinigung durch Festphasenextraktion.
In unseren laufenden öffentlich finanzierten Forschungsprojekten werden innovative Technologien für verschiedene Anwendungen erforscht:
- Mikrofluidische Aufbereitung (kleinster) Formalin-fixierter Paraffin-eingebettet (FFPE) Proben für die Bestimmung des (Phosphor)-Proteoms
- Immunopeptidomik: Miniaturisierung der Probenvorbereitung zur Verbesserung der Sensitivität und Reproduzierbarkeit
- Metabolomics: Innovative mikrofluidische Probenvorbereitungstechniken, die speziell auf massenspektrometriebasierte Metabolomics zugeschnitten sind
- Entwicklung von adsorptionsfreien Probenvorbereitungsstrategien
- Entwicklung von mikrofluidischen Probenvorbereitungsmethoden für die Protein- und Peptidanalyse unter Verwendung von Nanoporen-Technologie
