Utrechts forskare har lyckats mäta massan av enskilda molekyler. Genom att modifiera en befintlig masspektrometer och utveckla speciell programvara, forskarna lyckades göra ultrakänsliga mätningar. Detta gör att de kan mäta varje partikel separat i en blandning av molekyler för första gången. Detta har långtgående tillämpningar inom, till exempel, genterapiprodukter, där en exakt mätmetod är avgörande. Forskarna kommer att publicera sina resultat den 9 mars i Naturmetoder .

Med masspektrometri, forskare bestämmer massan av molekyler. Men tills nu, detta var inte möjligt på ett direkt sätt. Forskare använde en masspektrometer för att härleda laddningen av jonerna i en molekylensemble och beräknade sedan tillbaka massan. Detta fungerar ganska bra när molekylerna och deras laddningar kan identifieras, men i ett blandat proteinkomplex med hög massa är det en nästan omöjlig uppgift.

Forskargruppen ledd av Albert Heck gjorde justeringar av sin masspektrometer i labbet och utvecklade speciell mjukvara som gjorde det möjligt för dem att göra enstaka molekylmätningar. Masspektrometern är ett stort instrument – ​​storleken på en kopieringsmaskin – i mitten av det finns en slags kapsel med storleken som en tumme:Orbitrapen. Jonerna som passerar genom den, cirkel runt en elektrod, producerar en elektrisk strömsignal. "Nu kan vi titta på varje jon i masspektrometern separat. Det betyder att vi inte längre behöver titta på jonensembler, men mät laddningen direkt för varje jon, " säger första författaren Tobias Wörner. "Det gör det möjligt att bestämma massan av saker som har en tvetydig massfördelning."

Genprodukt

Genterapi är en konkret tillämpning där denna nya metod kan göra en värld av skillnad. Genterapi tillämpas mest på barn med en sällsynt gendefekt. Läkare introducerar ett ofarligt virus packat med en hälsosam version av genen. Förra året, till exempel, denna form av terapi kom ut på marknaden för muskelsjukdomen SMA under namnet Zolgensma. Kostnaden var 2,12 miljoner dollar, gör den dyraste medicinen i världen.

"Utmaningen är att korrekt lägga till genen till viruset. Metoder som kan mäta detta är avgörande. Om genen är för lång, det kommer inte att tas upp ordentligt av viruset eller kommer att skivas i bitar. Om den är för kort, det finns en chans att viruset tar upp två delar. Det är också möjligt att viruspartiklarna inte alls har en inbyggd gen. Kvaliteten på en sådan genprodukt har inte kunnat mätas förrän nu, säger Albert Heck från Utrecht University.

Det kommer att förändras med denna nya metod. "Nu, vi kan mäta om och vilka bitar viruset har absorberat. Vi har redan kontaktats av flera internationella läkemedelsföretag, vem vill att vi gör det här för dem, eftersom genterapi är mitt i en renässans."

Öppna programvara

Den nya massanalysen kan användas för en mängd olika stora komplex, även:antikroppar, ribosomer, proteinproppar och tomma eller genom-packade virus. "Det här är verkligen ett stort genombrott, " Heck säger. "Det här öppnar upp så många möjligheter. Jag tror inte att vi kommer att inse hur stort detta genombrott har varit förrän mycket senare. "

Tillverkaren Thermo Fisher Scientific har meddelat att den nya applikationen inte kommer att lanseras på marknaden tills vidare. Men Hecklab-mjukvaran kommer att bli tillgänglig. "Vi kommer att göra den utvecklade mjukvaran fritt tillgänglig, säger Joost Snijder, biträdande professor involverad i forskningen. "Så alla labb med en Orbitrap kan prova det själva."