Flüssigkeitschromatographie-gekoppeltes Massenspektrometer (LC-MS/MS)

• Subject Area: Medicine
• Term: Funded in 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 163042846

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Nach Inbetriebnahme des Gerätes wurden verschiedenste Methoden zur Analytik „kleiner Moleküle“ in unterschiedlichen biologischen Matrizes entwickelt. Einen Schwerpunkt stellten hierbei die Katecholamine Noradrenalin, Adrenal und Dopamin sowie deren O-methylierte Metabolite Normetanephrin, Metanephrin und 3-Methoxytyramin dar. Diese Substanzen werden zur biochemischen Diagnostik von katecholaminproduzierenden Tumoren, wie Phäochromozytom und Paragangliom eingesetzt, welche eine weltweit anerkannte Kernkompetenz der Arbeitsgruppe ist. Mit Inbetriebnahme des LC-MS/MS startete die PMT-Studie ( Prospective Monoamine-producing Tumor-study) unter der Leitung von Herrn Prof. Graeme Eisenhofer, in welcher nunmehr europaweit mehr als 1500 Patienten eingeschlossen sind. Im Rahmen dieser Studie werden unterschiedliche Ziele verfolgt, wobei die Etablierung „des verlässlichsten“ biochemischen Tests zur Bestätigung bzw. zum Ausschluss eines katecholaminproduzierenden Tumors einen Fokus darstellt. Hierfür wurde eine Methode zur Analytik der freien Metanephrine im Plasma entwickelt, welche neben Normetanephrin und Metanephrin nun auch eine verlässliche Analytik des Dopaminmetaboliten 3-Methoxytyramin zulässt. Weiterhin wurde die Analysenzeit von vorher 35 Minuten an der HPLC auf 4.5 Minuten am LC-MS/MS reduziert, d.h. bedingt durch die Art der Probenvorbereitung im 96-Well-Format werden nunmehr nur noch 7.2h anstelle von 56h Messzeit benötigt, um diese Anzahl an Analysen durchzuführen. Neben den Metanphrinen im Plasma, wird zur Diagnostik des Phäochromozytoms auch die Analytik der sulfatkonjugierten Metanephrine im 24h-Sammelurin nach saurer Hydrolyse in der klinischchemischen Routine angewendet. Es ist allerdings bekannt, dass diverse Einflussfaktoren die diagnostische Sensitivät dieser Markersubstanzen im Urin negativ beeinflussen. Aufgrund dessen wurde eine Methode zur simultanen Analytik der urinären Katecholamine sowie deren freien Metaboliten entwickelt, mit welcher die Überlegenheit der freien Metanephrine gegenüber den sulfatkonjugierten Metanprhinen demonstriert werden konnte. Diese beiden analytischen Methoden stellen eine Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung der PMT-Studie aber auch anderer Projekte, beispielsweise innerhalb der DFG-geförderten Klinischen Forschergruppe 252 „Microenvironment of the Adrenal in Health and Disease“ dar. Eine weitere Fragestellung innerhalb der Antragstellung betraf die Analytik der Metaboliten des Krebs-Zyklus. In diesem Zusammenhang konnte bereits retrospektiv das Vorhandensein einer Mutation der Isocitratdehydrogenase I in Glioblastom-Tumoren durch die Bildung von 2-Hydroxyglutarat gezeigt werden. Diese Methodik konnte kürzlich auch zur Diagnose und Stratifizierung von Patienten mit Paragangliom und Phäochromozytom durch die Verwendung des Succinat/Fumarat-Ratios eingesetzt werden, welches durch Mutationen der Succinat-Dehydrogenase-Isoenzyme unterschiedlich ausgelenkt ist. Diese analytische Methodik stellt ein wertvolles „biochemisches“ Werkzeug zur Untersuchung molekularer Mechanismen der Tumorgenese dar, da Störungen im Energiestoffwechsel/Krebs-Zyklus hierbei eine wesentliche Rolle zu spielen scheinen. Erst kürzlich wurde eine weitere Methodik zur Analytik von Steroidprofilen entwickelt und validiert, mit welcher 15 adrenale Steroide simultan gemessen werden können. Diese Methode wurde zunächst etabliert um die Diagnostik und Stratifizierung von Patienten mit Hyperaldosteronismus zu verbessern. Natürlich können mittels dieses steroid-profiling ebenso andere Erkrankungen mit dysfunktionaler Steroidsynthese (z.B. Cushing-Syndrom, Nebenniereninsuffizienz) untersucht werden und die Diagnostik ggf. verbessert werden. Das LC-MS/MS-System sowie die unterschiedlichen Methoden, entwickelt und nunmehr im „Routinebetrieb“ für verschiedenste Forschungsprojekte, stellen eine wertvolle Plattform dar, welche essentiell für die weitere erfolgreiche Einwerbung von Forschungsgeldern sowie die Entwicklung zahlreicher medizinischer Forschungskooperationen innerhalb und außerhalb der Dresdener biomedizinischen Forschung ist.

Publications

• Accumulation of 2-hydroxyglutarate is not a biomarker for malignant progression in IDH-mutated low-grade gliomas. Neuro Oncology 2013, 15(6): 682-690
  Juratli TA, Peitzsch M, Geiger K, Schackert G, Eisenhofer G, Krex D
  
• Analysis of plasma 3-methoxytyramine, normetanephrine and metanephrine by ultraperformance liquid chromatography-tandem mass spectrometry: utility for diagnosis of dopamine-producing metastatic phaeochromocytoma. Annals of Clinical Biochemistry 2013, 50(2): 147-155
  Peitzsch M, Prejbisz A, Kroiss M, Beuschlein F, Arlt W, Januszewicz A, Siegert G, Eisenhofer G
  
• Double stable isotope ultra performance liquid chromatographic-tandem mass spectrometric quantification of tissue content and activity of phenylethanolamine N-methyltransferase, the crucial enzyme responsible for synthesis of epinephrine. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2013, 405(5): 1713-1719
  Qin N, Peitzsch M, Menschikowski M, Siegert G, Pacak K, Eisenhofer G
  
• Double stable isotope ultra performance liquid chromatographic-tandem mass spectrometric quantification of tissue content and activity of phenylethanolamine N-methyltransferase, the crucial enzyme responsible for synthesis of epinephrine. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2013 Feb;405(5):1713-9
  Qin N, Peitzsch M, Menschikowski M, Siegert G, Pacak K, Eisenhofer G
  
• Metabolomic distinction of microvascular effects of lipoprotein apheresis-a pilot study. Atheroscleroses Suppl. 2013, 14(1): 143-149
  Reimann M, Peitzsch M, Ziemssen T, Julius U, Eisenhofer G
  
• Plasma metanephrine for assessing the selectivity of adrenal venous sampling. Hypertension 2013, 62(6): 1152-1157
  Dekkers T, Deinum J, Schultzekool LJ, Blondin D, Vonend O, Hermus AR, Peitzsch M, Rump LC, Antoch G, Sweep FC, Bornstein SR, Lenders JW, Willenberg HS, Eisenhofer G
  
• Simultaneous liquid chromatography tandem mass spectrometric determination of urinary free metanephrines and catecholamines, with comparisons of free and deconjugated metabolites. Clinica Chimica Acta 2013, 418: 55-58
  Peitzsch M, Pelzel D, Glockner S, Prejbisz A, Fassnacht M, Beuschlein F, Januszewicz A, Siegert G, Eisenhofer G
  
• A novel method for the measurement of plasma metanephrines using online solid phase extraction-liquid chromatography tandem mass spectrometry. Annals of Clinical Biochemistry 2014 [Epub ahead of print]
  Adaway JE, Peitzsch M, Keevil B
  
• Biochemical diagnosis of phaeochromocytoma using plasma-free normetanephrine, metanephrine and methoxytyramine: importance of supine sampling under fasting conditions. Clinical Endocrinology (Oxf). 2014 Apr;80(4):478-86
  Därr R, Pamporaki C, Peitzsch M, Miehle K, Prejbisz A, Peczkowska M, Weismann D, Beuschlein F, Sinnott R, Bornstein SR, Neumann HP, Januszewicz A, Lenders J, Eisenhofer G
  
• Changes in morphology and function of adrenal cortex in mice fed a high-fat diet. International Jounal of Obesity (London) 2014 [Epub ahead ofprint]
  Swierczynska M, Mateska I, Peitzsch M, Bornstein SR, Chavakis T, Eisenhofer G, Lamounier-Zepter V, Eaton S
  
• In Vivo Fluorescence Imaging and Urinary Monoamines as Surrogate Biomarkers of Disease Progression in a Mouse Model of Pheochromocytoma. Endocrinology. 2014 Aug 19:en20141431
  Ullrich M, Bergmann R, Peitzsch M, Cartellieri M, Qin N, EhrhartBornstein M, Block NL, Schally AV, Pietzsch J, Eisenhofer G, Bornstein SR, Ziegler CG
  
• Krebs Cycle Metabolite Profiling for Identification and Stratification of Pheochromocytomas/ Paragangliomas due to Succinate Dehydrogenase Deficiency. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 2014 [Epub ahead of print]
  Richter S, Peitzsch M, Rapizzi E, Lenders JW, Qin N, de Cubas AA, Schiavi F, Rao JU, Beuschlein F, Quinkler M, Timmers HJ, Opocher G, Manelli M, Pacak K, Robledo M, Eisenhofer G
  
• Levodopa therapy in Parkinson's disease: influence on liquid chromatographic tandem mass spectrometric-based measurements of plasma and urinary normetanephrine, metanephrine and methoxytyramine. Annals of Clinical Biochemistry 2014 Jan;51(Pt 1):38-46
  Eisenhofer G, Brown S, Peitzsch M, Pelzel D, Lattke P, Glöckner S, Stell A, Prejbisz A, Fassnacht M, Beuschlein F, Januszewicz A, Siegert G, Reichmann H
  
• Opposing effects of HIF1 a and HIF2a on chromaffin cell phenotypic features and tumor cell proliferation: Insights from MYC-associated factor X. International Journal of Cancer 2014, 135(9): 2054-2064
  Qin N, de Cubas AA, Garcia-Martin R, Richter S, Peitzsch M, Menschikowski M, Lenders JW, Timmers HJ, Manelli M; Opocher G, Economopoulou M, Siegert G, Chavakis T, Pacak K, Robledo M, Eisenhofer G