Trapped Ion Mobility Massenspektrometer (TIMS)

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553171438

Genomische, transkriptomische und epigenomische Analysen haben wesentlich zum Verständnis von Krebs beigetragen. Dennoch sind Proteine die wichtigsten funktionellen Moleküle in Zellen. Fortschritte in der Massenspektrometrie (MS) ermöglichen nun umfassende Analysen dieser Moleküle in klinischen Proben. Ziel dieses Antrags ist es, geeignete MS-Instrumentierung für funktionelle proteomische Analysen von pädiatrischen Krebserkrankungen bereitzustellen. Der Fokus liegt auf der Entdeckung therapeutisch angreifbarer Proteomveränderungen, neuer Biomarker und der Entwicklung diagnostischer Methoden zur Früherkennung und minimalen Resterkrankung bei Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen. Die Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) ist hierbei besonders geeignet, da sie durch geringe Größe, niedrige Spannungsanforderungen und hohe Ionennutzungseffizienz besticht. TIMS verbessert die Empfindlichkeit und Geschwindigkeit des proteomischen Arbeitsablaufs und reduziert effektiv Verunreinigungen, was sie im täglichen Betrieb sehr robust macht. Der kürzlich entwickelte Scan-Modus "Parallel Accumulation - Serial Fragmentation" (PASEF) erhöht die Sequenzierungsgeschwindigkeit ohne Empfindlichkeitsverlust und verbessert die "Data Dependent Acquisition" (DDA). Für große Probenkohorten und probenlimitierte Bedingungen ist die "Data Independent Acquisition" (DIA) attraktiv, da sie Robustheit, Reproduzierbarkeit und Datenvollständigkeit bietet. Die DIA-PASEF-Technologie nutzt die Ionenmobilitätstrennung, um Signalinterferenzen zu reduzieren und die Empfindlichkeit zu erhöhen, indem sie den niedrigen dynamischen Bereich der Proteine abdeckt. Diese Fortschritte sind entscheidend für das Studium klinischer Proben mit begrenztem Probenmaterial und ermöglichen genaue multiplexierte Proteomikfähigkeiten. Wir werden eine hochsensitive Hochdurchsatztechnologie anwenden, die wir kürzlich etabliert haben, mit Fokus auf Phosphoproteomanalysen und Untersuchungen anderer posttranslationaler Modifikationen nach antikörperbasierter Anreicherung. Diese Technologie ermöglicht es, die funktionelle Relevanz von Proben und klinisch relevanten Krankheiten zu entschlüsseln. Zudem werden ca. 20% der Instrumentenzeit den Nutzern der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg (MFHD) für Proteomanalysen zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Trapped Ion Mobility Massenspektrometer (TIMS)
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Leiter: Professor Andreas Eckhard Kulozik, Ph.D.