Informator uniwersytecki

Spektrometria mas dla medycyny precyzyjnej i nowoczesnej farmacji

W 2022 roku Zakład Bioanalityki został wyposażony w dwa nowoczesne spektrometry mas w ramach dotacji celowej przyznanej przez MEiN na realizację inwestycji związanej z działalnością naukową pt. „Spektrometria mas dla medycyny precyzyjnej i nowoczesnej farmacji”. Zakupione zostały wysokorozdzielczy spektrometr mas typu Orbitrap (Thermo Scientific Orbitrap Exploris 480) sprzężony z ultrasprawnym chromatografem cieczowym (Thermo Scientific Vanquish) oraz chromatografem cieczowym z przepływami nano/mikrolitrów (Thermo Scientific Ultimate 3000), a także spektrometr mas typu potrójny kwadrupol (Agilent Technologies 6470 QQQ LC/MS) sprzężony z ultrasprawnym chromatografem cieczowym (Agilent Technologies HPLC 1290 Infinity II).

Spektrometria mas (MS) znajduje obecnie zastosowania w różnych obszarach medycyny i farmacji. W połączeniu z chromatografią cieczową (LC) stanowi jedną z podstawowych, coraz chętniej i powszechniej wykorzystywanych technik analitycznych zapewniając wyjątkową czułość, selektywność, szybkość, specyficzność molekularną oznaczeń i wszechstronne informacje chemiczne. Następuje intensywny rozwój i szybko wzrasta zapotrzebowanie na MS w laboratoriach klinicznych. MS stosuje się do oznaczania zarówno małych cząsteczek, takich jak leki, sterydy, aminy biogenne, aminokwasy, peptydy, kwasy organiczne, metabolity endogenne z różnych grup chemicznych jak i większych cząsteczek, takich jak białka i rybosomalne RNA. Spektrometria mas w sprzężeniu z chromatografią cieczową (LC-MS) zapewnia jednoczesny pomiar setek związków. W ostatniej dekadzie obserwuje się szybki wzrost zrost udziału spektrometrii mas w badaniach medycznych i diagnostyce klinicznej.

Spektrometria mas ma zastosowanie w medycynie m.in. do monitorowania terapeutycznych stężeń leków, w poszukiwaniu nowych markerów chorób o znaczeniu diagnostycznym i prognostycznym, w badaniach metabolomicznych i proteomicznych, w mikrobiologii medycznej, patologii anatomicznej, fenotypowaniu, immunologii, endokrynologii i toksykologii, w monitorowaniu i wykrywaniu narkotyków i nowych substancji psychoaktywnych, w badaniach nad nowotworami. Rutynowe wprowadzenie technologii MS w dziedzinie onkologicznej zapewnia lepsze zrozumienie chorób w zakresie patofizjologii, zapobiegania, diagnozowania i leczenia, a także rozwój nowych biomarkerów, celów dla leków i nowych terapii. Udany postęp w technologii MS w kierunku badań omicznych nowotworów stanowi silne uzasadnienie dla jego wdrożenia w biomedycynie jako całości.

W farmacji spektrometria mas stosowana jest m.in. w badaniach nad nowymi lekami, kontroli jakości farmaceutyków, w trakcie badań klinicznych, do analizy farmakodynamicznej i farmakokinetycznej leków, w ocenie bezpieczeństwa i jakości leków, do badań metabolizmu leków i powstających metabolitów, w analizach toksykologicznych i endokrynologicznych, w farmakotypowaniu, doborze celów terapeutycznych.

Spektrometria mas wykorzystywana jest również w kontroli składu i jakości żywności. Żywność, jej jakość i sposób odżywiania decydują o zdrowiu człowieka. Żywność jest podstawowym czynnikiem profilaktyki zdrowotnej, w znacznym stopniu decyduje o naszym zdrowiu i jakości życia. Efektywna kontrola składu i jakości żywności jest szczególnie ważna wobec wzrastającej liczby alergii pokarmowych. Identyfikacja bioaktywnych składników żywności i projektowanie żywności funkcjonalnej, jest kolejnym ważnym obszarem badawczym, w którym wykorzystywana jest w szerokim zakresie spektrometria mas.

Profilowanie metabolitów i białek metodami spektrometrii mas oferuje rewolucyjne podejście do fenotypowania osób na poziomie molekularnym, które jest niezbędne do nowych przełomów w medycynie precyzyjnej, opracowywaniu leków i metod wczesnego wykrywaniu chorób dziedzicznych i przewlekłych. W pracach badawczo-rozwojowych prowadzonych dla celów odkrywania i walidacji biomarkerów diagnostycznych, prognostycznych i predykcyjnych chorób człowieka dla precyzyjnej medycyny klinicznej wykorzystuje się zarówno spektrometry mas nisko- jak i wysokorozdzielcze. Na etapie profilowania i identyfikacji markerów wykorzystuje się spektrometry mas wysokich rozdzielczości, zapewniające dokładny pomiar mas (np. Orbitrap, Q/TOF). Na etapie walidacji markerów oraz ilościowego pomiaru poziomu markerów wykorzystuje się spektrometry mas wysokich i ultrawysokich czułości (np. potrójny kwadrupol, QQQ).

Zakład Bioanalityki dysponuje także specjalistycznym oprogramowaniem do analizy i interpretacji danych MS, w tym metabolomicnzych i proteomicznych (m.in. Mass Hunter, Mass Profiler Professional, Spectrum Mill, Proteinmetrics, Protein Discoverer, Compound Discoverer, SIMCA).

Zachęcamy wszystkich zainteresowanych wykorzystaniem spektrometrii mas w badaniach naukowych oraz klinicznych do kontaktu z kierownik Zakładu Bioanalityki, prof. dr hab. n. chem. Emilią Fornal.