(Hybrid) Tandemmassenspektrometer

• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: Funded in 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 225950036

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Das hochauflösende Hybrid-Tandemmassenspektrometer wird für verschiedene Forschungsprojekte im Bereich der pharmazeutischen Analytik, Biopharmazeutika Analytik und Bioanalytik eingesetzt. In einem Forschungsschwerpunkt wurde ein Workflow basierend auf Ultra-High Performance Flüssigchromatographie gekoppelt mit dem TripleTOF Massenspektrometer für die umfassende nichtgezielte Lipidomanalytik entwickelt. Als vorteilhafte Methode wurde eine Daten-unabhängige Akquisition eingesetzt (SWATH). Durch diese Datenaufzeichnungsmethode kann ein umfassender Satz an MS und MS/MS-Daten erfasst und abgespeichert werden, sodass eine retrospektive Datenauswertung möglich ist. 1000 bis 10000 Lipide können so in Lipidextrakten von biologischen Proben, Pharmazeutika oder Lebensmitteln detektiert werden. In einem Schwerpunkt werden die Lipidprofile der Blutplättchen von Herzinfarktpatienten sowie Angina Pectoris Patienten analysiert. Man kann recht deutlich Unterschiede in den Lipidprofilen der Blutplättchen dieser Patienten von gesunden Kontrollen unterscheiden. Man erhofft sich aus diesen Analysen neue Hypothesen über Faktoren im Zusammenhang mit den spezifischen Erkrankungen generieren zu können oder Biomarker zu finden, die in der Klinik zur Diagnose, Prognose oder Patientenstratifizierung eingesetzt werden können. Diese Massenspektrometrie-basierte Lipidomanalytik wird auch in anderen klinischen Anwendungen eingesetzt (Krebs-, Stressforschung u.a.). In einem weiteren Forschungsschwerpunkt wird das Hybrid-Tandemmassenspektrometer zur Analytik von intakten Proteinen im Zusammenhang der Charakterisierung von therapeutischen Proteinen (Antikörper) und zum Nachweis von Proteinmodifikationen eingesetzt. Die Qualitätssicherung therapeutischer Proteine wie Antikörper ist aus analytischer Sicht sehr aufwendig und schwierig. Es werden verschiedene Assays benötigt, um die Struktur umfassend zu bestätigen. Hochauflösende Massenspektrometrie von intakten Proteinen ist dabei eine essentielle Methode. Im Arbeitskreis werden Nanopartikel-basierte heterogene Biokatalysatoren zum enzymatischen Abbau von therapeutischen Proteinen, z.B. durch immobilisiertes Trypsin, Pepsin oder Papain auf Gold-Nanopartikel, entwickelt und deren Effektivität optimiert. Weiters werden Nanopartikel-basierte Affinitätstraps entwickelt, die zur gezielten Isolierung von therapeutischen Proteinen aus einer komplexen Matrix wie dem Zellkulturüberstand aus einem Bioreaktor verwendet werden können. Dadurch wird eine direkte Massenspektrometrie-Analytik ohne weitere Aufreinigung möglich, z.B. im Zuge der Prozesskontrolle von Antikörpern. Das hochauflösende Hybrid-Tandemmassenspetrometer wird weiters in zahlreichen anderen Projekten eingesetzt, u.a. zur Strukturaufklärung von Naturstoffen (Lipopeptide), oder Toxizitätsstudien von ionischen Flüssigkeiten, sowie der Aufklärung der Verunreinigungsprofile von komplexen Arzneimitteln.

Publications

• Molecular Recognition and Visual Detection of G- Quadruplexes by a Dicarbocyanine Dye. Chemistry- A European Journal, 21 (2015) 13802-13811
  Beatrice Karg, Andrea Funke, Anna Ficht, Adrian Sievers-Engler, Michael Lämmerhofer, Klaus Weisz
  
• Structural and Biophysical Evaluation of the Applicability of Halogen Bonding in Molecular Design - Targeting the Gatekeeper MET146 of C- Jun N-terminal Kinase 3 (JNK3). J. Am. Chem. Soc., 137 (2015) 14640-14652
  Andreas Lange, Marcel B. Günther, Felix Büttner, Markus O. Zimmermann, Johannes Heidrich, Susanne Hennig, Christoph Schall, Adrian Sievers- Engler, Francesco Ansideri, Pierre Koch, Michael Lämmerhofer, Thilo Stehle, Stefan A. Laufer, Frank M. Böckler
  
• The novel lipopeptide poaeamide of the endophyte Pseudomonas poae RE*1-1-14 is involved in pathogen suppression and root colonization. Molecular Plant-Microbe Interactions, 28 (2015) 800-810
  Christin Zachow, Ghazaleh Jahanshah, Irene de Bruijn, Chunxu Song, Federica Ianni, Zoltán Pataj, Heike Gerhardt, Isabelle Pianet, Michael Lämmerhofer, Gabriele Berg, Harald Gross, Jos M. Raaijmakers
  
• Gold nanoparticle-conjugated pepsin for efficient solution-like heterogeneous biocatalysis in analytical sample preparation protocols. Anal. Bioanal. Chem., 408 (2016), 5415–5427
  Markus Höldrich, Adrian Sievers-Engler, Michael Lämmerhofer
  
• Mastering analytical challenges for the characterization of pentacyclic triterpene mono and diesters of Calendula officinalis flowers by nonaqueous C30 HPLC and hyphenation with APCI- QTOF-MS. J. Pharm. Biomed. Anal., 118 (2016) 195–205
  Christoph Nicolaus, Adrian Sievers-Engler, Renato Murillo, Michele D’Ambrosio, Michael Lämmerhofer, Irmgard Merfort
  
• Methods for the comprehensive structural elucidation of constitution and stereochemistry of lipopeptides. J. Chromatogr. A, 1428 (2016) 280–291
  Heike Gerhardt, Adrian Sievers-Engler, Ghazaleh Jahanshah, Zoltán Pataj, Federica Ianni, Harald Gross, Wolfgang Lindner, Michael Lämmerhofer
  
• Peptide analysis: Stereoselective ion exchangers as complementary option to HILIC and to RP chromatography. LCGC, 29 (3) (2016) 112-128
  Tong Zhang, Emilie Holder, Pilar Franco, Michael Lämmerhofer, Adrian Sievers-Engler, Heike Gerhardt, Harald Gross, Wolfgang Lindner
  
• Preparation of fluorescent labeled gentamicin as biological tracer and its characterization by liquid chromatography and high resolution mass spectrometry. J. Pharm. Biomed. Anal.,121 (2016) 307–315
  U. Woiwode, A. Sievers-Engler, M. Lämmerhofer
  
• Surface-crosslinked poly(3- mercaptopropyl)methylsiloxane-coatings on silica as new platform for low-bleed mass spectrometrycompatible functionalized stationary phases synthesized via thiol-ene click reaction. J. Chromatogr. A, 1436 (2016) 73–83
  Aleksandra Zimmermann, Jeannie Horak, Adrian Sievers-Engler, Corinna Sanwald, Wolfgang Lindner, Markus Kramer, Michael Lämmerhofer
  
• Papain-functionalized Gold Nanoparticles as Heterogeneous Biocatalyst for Bioanalysis and Biopharmaceuticals Analysis. Anal. Chim. Acta, 963 (2017) 33-43
  Siyao Liu, Markus Höldrich, Adrian Sievers-Engler, Jeannie Horak, Michael Lämmerhofer
  
• Regulation of oxidized platelet lipidome: implications for coronary artery disease. Eur Heart J.,38 (2017) 1993-2005
  Madhumita Chatterjee, Dominik Rath, Jörg Schlotterbeck, Johannes Rheinlaender, Britta Walker-Allgaier, Nada Alnaggar, Monika Zdanyte, Iris Müller, Oliver Borst, Tobias Geisler, Tilman E. Schäffer, Michael Lämmerhofer and Meinrad Gawaz
  
• Selective Targeting of G-Quadruplex Structures by a Benzothiazole-Based Binding Motif. Chem. Eur. J., 23 (2017) 5814 –5823
  Ina Buchholz, Beatrice Karg, Jonathan Dickerhoff, Adrian Sievers-Engler, Michael Lämmerhofer, Klaus Weisz
  
• Tri‐ and Tetra‐substituted Pyridinylimidazoles as Covalent Inhibitors of c‐Jun N‐Terminal Kinase 3. J. Med. Chem., 60 (2017) 594–607
  Felix Muth, Ahmed El-Gokha, Francesco Ansideri, Michael Eitel, Eva Döring, Adrian Sievers- Engler, Andreas Lange, Frank M. Boeckler, Michael Laemmerhofer, Pierre Koch, and Stefan A. Laufer