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Münster (upm/ch)

Biomolekülen auf der Spur

Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt rund eine Million Euro für interdisziplinäres Forschungsprojekt / Großgerät zur bildgebenden Massenspektrometrie
Heinrich Arlinghaus, Johannes Müthing und  Klaus Dreisewerd (v. l.) mit dem &quot;TOF-SIMS/Laser-SNMS-Massenspektrometer&quot;, das nun aufgerüstet wird.<address>© WWU</address>
Heinrich Arlinghaus, Johannes Müthing und Klaus Dreisewerd (v. l.) mit dem "TOF-SIMS/Laser-SNMS-Massenspektrometer", das nun aufgerüstet wird.
© WWU

Ein Forscherteam aus den Fachbereichen Medizin und Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) hat eine gute Nachricht von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erhalten. Im Rahmen der Initiative "Bildgebende Massenspektrometrie in den Lebenswissenschaften" stellt die DFG den Forschern rund eine Million Euro zur Verfügung. Das Geld ist zum einen für die Finanzierung eines Großgerätes – eines sogenannten MALDI-Massenspektrometers – vorgesehen. Zusätzlich werden hochwertige Komponenten für ein weiteres Massenspektrometer mit der Bezeichnung "TOF-SIMS/Laser-SNMS"-Massenspektrometer finanziert. Die WWU ist eine von neun Universitäten, die aus insgesamt 35 Antragstellern zur Förderung ausgewählt wurden.

In den Lebenswissenschaften spielen bildgebende Verfahren wie die Mikroskopie eine zentrale Rolle. Durch die sogenannte bildgebende Massenspektrometrie erhalten Forscher wichtige Informationen über die chemische Zusammensetzung biologischer Gewebe. Sie ist laut DFG eine neue und vielversprechende analytische Methode. "Diese Technik erlaubt die Identifizierung von Biomolekülen wie Proteinen und Lipiden in Gewebeschnitten oder sogar direkt auf der Oberfläche ganzer Organismen wie Insekten", erklärt Privatdozent Dr. Klaus Dreisewerd vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Universität Münster, der den Antrag gemeinsam mit Prof. Dr. Heinrich Arlinghaus vom Physikalischen Institut und  Prof. Dr. Johannes Müthing vom Institut für Hygiene gestellt hatte. "So lassen sich räumliche Verteilungsmuster mit einer Auflösung im Mikrometerbereich erstellen und zum Beispiel sogenannte Biomarker für Erkrankungen oder Signalstoffe sehr genau erkennen."

Mit der Fördersumme wird an der WWU zum einen ein "Imaging MALDI-Massenspektrometer" der neuesten Gerätegeneration finanziert, welches am Fachbereich Medizin im Institut für Medizinische Physik und Biophysik installiert wird. "MALDI" ist aus dem Englischen abgeleitet und steht im Deutschen für "Matrix-unterstützte Laserdesorption/Ionisation". Zusätzlich werden von dem Geld Komponenten zur Aufrüstung eines weltweit einzigartigen "Kryo-TOF-SIMS/Laser-SNMS-Massenspektrometers" am Physikalischen Institut gekauft. Der komplizierte Begriff leitet sich von mehreren Abkürzungen ab: "TOF-SIMS" steht für "Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie" und "Laser-SNMS" für "Laser-Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie". "Kryo" bedeutet, dass besonders empfindliche Proben im gefrorenen Zustand präpariert und vermessen werden.

Die Wissenschaftler wollen beide Techniken verknüpfen, weiterentwickeln und sie auf aktuelle biologische und medizinische Fragestellungen anwenden. "Der Vorteil von ‘TOF-SIMS/Laser-SNMS’ ist die extrem hohe subzelluläre räumliche Auflösung. Man kann mit dieser Methode sogar Schicht für Schicht in eine Zelle hineinblicken und so ein dreidimensionales Bild erhalten. Das MALDI-Massenspektrometer wiederum ist hervorragend geeignet, um große Biomoleküle zu untersuchen, ohne sie dabei zu zerstören, aber auch, um diese in einem zweiten Messmodus auf ihre chemische Struktur hin zu analysieren. Wir tun uns zusammen, um die Vorteile beider Methoden zu nutzen", erklärt Klaus Dreisewerd.

Im Fokus der Untersuchungen stehen Lipide wie zum Beispiel sogenannte Glykolipide (zuckerhaltige Lipide). Die Forscher wollen beispielsweise spezielle Strukturen, welche diese Lipide in den Zellmembranen bilden, sichtbar machen und untersuchen. "Diese Untersuchungen haben unter anderem zum Ziel, die Andockstellen von bakteriellen Giftstoffen, wie zum Beispiel von EHEC-Bakterien, in Blutgefäßzellen nachzuweisen", erklärt Johannes Müthing. "Somit könnten wir dazu beitragen, zukünftige Therapiestrategien zur Behandlung von EHEC-Patienten zu entwickeln."

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