Blut, Urin, Leben: NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Blut, Urin, Leben: NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar"

Swen Schubert
vor 7 Jahren
Abrufe

2 Blut, Urin, Leben: NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar

3 Einleitung Blut und Urin Paracelsus: Seit Antike üblich: Schmecken und Riechen des Urins Gut zugängliche Körperflüssigkeiten Routinemäßig zu erhalten Lagerbar, gut transportierbar Seit Jahren verbreitet für Standarddiagnosen Heute => Biomarker für Erkrankungen

4 Einleitung Blut und Urin: Biomarker Heute: spezifische Biomarker für Krankheiten Schwellenwertdiagnostik, Nachweisgrenze Vorsorge und Pharmakogenomik Verminderung der Nebenwirkungen von Arzneimitteln Sogenannte fast, intermediate und slow Metabolisierer Individuelle Dosierung von Arzneistoffen

5 Einleitung Einfluß der Umwelt: Vorsorge Genetik und Umwelt: Genetik bestimmt die Veranlagung für bestimmte Krankheitsbilder Umweltbedingungen entscheiden über den Ausbruch Genetik und Umwelt spiegeln sich im Metabolitenpool eines Menschen Genetik Umwelt Fast alle Zivilisationskrankheiten brechen nicht plötzlich aus. bereits Jahre vor dem Ausbruch zeigen sich Hinweise im Stoffwechsel Stoffwechselprodukte in Blut, Urin, etc. Umfassende Analytik = Bessere Risikovorhersage

6 Einleitung System Mensch Stoffwechsel umfasst tausende von Substanzen: Blut: alles, was im Körper transportiert wird Urin: alles, was im Körper nicht mehr benötigt wird Diese Substanzen beschreiben das System Mensch besser als alles bisher übliche. Wie komme ich an diese Informationen?

7 Methode der Wahl NMR-Analytik

8 Methode der Wahl NMR-Analytik Gleiche Technologie wie in Kernspintomographen. Jedoch viel höhere Magnetfelder. Eine Messung liefert hunderte von Werten in ca. 3 min. Technologie ist automatisierbar und hochdurchsatzfähig. Geeignet für Millionen Menschen!

9 Vorteile Aktuell eine der besten analytischen Methoden

10 Vorteile Aktuell eine der besten analytischen Methoden Extrem hoher Messbereich von über mehr als sechs Größenordnungen (0,001 mmol/l bis 1 mol/l) Messbereich über mehr als sechs Größenordnungen

11 Vorteile Aktuell eine der besten analytischen Methoden Extrem hoher Messbereich von über mehr als sechs Größenordnungen (0,001 mmol/l bis 1 mol/l) Hochparallel: hunderte von Substanzen & Substanzmengen in einer Messung Messbereich über mehr als sechs Größenordnungen hunderte Substanzen

12 Vorteile Aktuell eine der besten analytischen Methoden Extrem hoher Messbereich von über mehr als sechs Größenordnungen (0,001 mmol/l bis 1 mol/l) Hochparallel: hunderte von Substanzen & Substanzmengen in einer Messung Genauer als 1% über den gesamten Messbereich Messbereich über mehr als sechs Größenordnungen < 1% hunderte Substanzen

13 Vorteile Schnell: Eine Messung ca. 3 min Sehr günstig: Nur wenige Cent pro Information Vielseitig: Alle Arten von Flüssigkeiten: z.b. Serum, Plasma, Urin, Überstände etc. Keine Probenvorbereitung nötig

14 Technische Herausforderungen Alle Information ist in den Signalen enthalten Jede der Signallinien gehört zu einer Substanz Ein Spektrum enthält hunderte von Linien Wasser ,000 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000-1,000 1D NMR-Spektrum von Rattenurin

15 Technische Herausforderungen: Auflösung des Linienwalds Alle Information ist in den Signalen enthalten Jede der Signallinien gehört zu einer Substanz Ein Spektrum enthält hunderte von Linien ,000 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000-1,000

16 Technische Herausforderungen: Auflösung des Linienwalds Alle Information ist in den Signalen enthalten Jede der Signallinien gehört zu einer Substanz Ein Spektrum enthält hunderte von Linien ,000 8,000 7,000 6,000

17 Technische Herausforderungen: Auflösung des Linienwalds Alle Information ist in den Signalen enthalten Jede der Signallinien gehört zu einer Substanz Ein Spektrum enthält hunderte von Linien ,000 8,000 7,000 6,000

18 Technische Herausforderungen: Auflösung des Linienwalds Liniensignale liegen sehr dicht zusammen Signale überlappen teilweise Signalpositionen verschieben sich bei Änderung des ph- Wertes oder der Temperatur ,500 7,400 7,300 7,200 7,100 7,000 6,900 6,800 6,700 6,600 6,500

19 Technische Herausforderungen: Auflösung des Linienwalds Liniensignale liegen sehr dicht zusammen Signale überlappen teilweise Signalpositionen verschieben sich bei Änderung des ph- Wertes oder der Temperatur ,500 7,400 7,300 7,200 7,100 7,000 6,900 6,800 6,700 6,600 6,500

20 Technische Herausforderungen: Auflösung des Linienwalds Liniensignale liegen sehr dicht zusammen Signale überlappen teilweise Signalpositionen verschieben sich bei Änderung des ph- Wertes oder der Temperatur ,200 7,100 7,000 6,900

21 Technische Herausforderungen: Auswertung der Spektren (bisher) 5000 Bucketing 4000 Statistische Auswertung 0.04 ppm ,200 7,100 7,000 6,900 Bucket Integrale: 80,7 113,2 50,4 37,9 27,5 75,8

22 Technische Herausforderungen: Auswertung der Spektren (bisher) 80,7 113,2 50,4 37,9 27,5 75,8 Statistische Auswertung (z.b. PCA, ICA)

23 Technische Herausforderungen: Quantifizierung der Substanzen (LipoFIT TM ) mehrere Spektren von einer Probe Normierung der Spektren Deconvolution der Spektren Quantifizierung der Signale Referenzproben Quantifizierung der Substanzen

24 Technische Herausforderungen: Quantifizierung der Substanzen (LipoFIT TM ) 5000 Deconvolution der Spektren Quantifizierung der Substanzen Normierung der Spektren mehrere Spektren einer Probe ,200 7,100 7,000 6,900

25 Technische Herausforderungen: Quantifizierung der Substanzen (LipoFIT TM ) 5000 Deconvolution der Spektren Quantifizierung der Substanzen Normierung der Spektren mehrere Spektren einer Probe ,200 7,100 7,000 6,900

26 Technische Herausforderungen: Quantifizierung der Substanzen (LipoFIT TM ) 5000 Deconvolution der Spektren Quantifizierung der Substanzen Normierung der Spektren mehrere Spektren einer Probe ,200 7,100 7,000 6,900

27 Technische Herausforderungen: Quantifizierung der Substanzen (LipoFIT TM ) ,200 7,100 7,000 6,900 Deconvolution der Spektren Quantifizierung der Substanzen Normierung der Spektren mehrere Spektren einer Probe ppm signal level line width integral signal group 7,181 19,79 0, ,169 27,98 0, ,159 16,07 0, ,149 8,14 0, ,124 40,54 0, ,109 60,06 0, ,097 31,31 0, ,085 16,55 0, ,066 16,45 0, ,054 17,35 0, ,044 10,77 0, ,024 10,96 0, ,001 4,98 0, ,982 8,77 0, ,953 36,58 0, ,939 32,53 0, ,917 3,01 0, ,903 2,22 0,

28 Technische Herausforderungen: Quantifizierung der Substanzen (LipoFIT TM ) Vorteile: quantifizierte Signale Sehr viel mehr Information Signale anstelle Bucketintegrale für Statistik Konzentrationen von Substanzen Metabolism pathways exakter modellierbar => Stoffwechselabbild bessere Statistik Sehr viel detailliertere Information Unabhängig von der Meßplattform Besseres Verständnis von Krankheitsauslöser und Ursache Tiefere metabolische Einsichten => Stoffwechselabbild

29 NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar Beispiele Atherosklerose, Risikovorhersage Wirkung von Medikamenten Vererbbarkeit des Lipoproteinprofils

30 NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar Atherosklerose, Risikovorhersage size - sorted VLDL chylomicrons LDL HDL lactate small big

31 NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar NMR-Lipoproteinanalyse in der Medikamentenentwicklung Einfluss von apob-1 sirna auf die Lipoproteinverteilung. Soutschek et al. (2004) Therapeutic silencing of an endogenous gen by systemic administration of modified sirnas. Nature 432,

32 NMR-Analytik macht Verborgenes sichtbar Studie mit 1275 Patienten aus 590 Familien Erste Studie über Vererbbarkeit der Lipoprotein Subfraktionsprofile Identifizierung der Chromosomen, die für die Größe (A) und für die Partikelkonzentration (B) der HDL Lipoproteine eine signifikante Korrelation liefern Kaess et al. (2008) The lipoprotein subfraction profile: heritability and identification of quantitative trait loci. J. Lipid Res. 49,

33 Kontakt Halle A3, Standnummer 259/360 (Gemeinschaftsstand mit Bayern Innovativ) Josef-Engert-Str Regensburg fon: (+49) 941/ fax: (+49) 941/ info@lipofit.de web:

Ähnliche Dokumente

H-NMR-Analytik von Olivenöl.

H-NMR-Analytik von Olivenöl. H-NMR-Analytik von Olivenöl 4/08/203 www.eurofins.com NMR: Nuclear Magnetic Resonance Kernstück der NMR-Spektroskopie ist ein sehr starker Magnet, in den die Probe eingebracht wird. Atome mit einem Kernspin