14. Kansallinen Massaspektrometriasymposium Koli Ohjelma ja abstraktit

Transkriptio

1 14. Kansallinen Massaspektrometriasymposium Koli Ohjelma ja abstraktit 1

2 Ohjelma Keskiviikko :00-13:00 Ilmoittautuminen + majoittuminen Sessio 1 (Pj. Olli Laine) 13:00-13:10 Janne Jänis (Itä-Suomen yliopisto): Tervetulosanat + info 13:10-13:40 Leena Valmu (Thermo Fisher Scientific/Helsingin yliopisto): Massaspektrometria kliinisten biomarkkereiden metsästyksessä 13:40-14:00 Outi Itkonen (HUSLAB/Helsingin yliopisto): New LC-MS based assay of serum tumor-associated trypsin inhibitor (TATI) allows simultaneous quantitation and detection of TATI variants 14:00-15:00 Lounas/kahvitauko + posteriesitykset 15:00-15:20 Elias Ikonen (Neste Oil): Lentopetrolin hapettumistuotteiden massaspektrometrinen karakterisointi 15:20-15:40 Timo Kekäläinen (Itä-Suomen yliopisto): Bioöljyjen analytiikka APPI/ESI-FTICR-massaspektrometrialla 15:40-16:00 Marjaana Nousiainen (Suomen ympäristökeskus) Bromattujen palonestoaineiden määrittäminen ympäristönäytteistä 16:00-16:20 Peter Abrahamsson (Agilent Technologies): Trace level analysis of emergent pollutants How to reach the ultimate sensitivity? 16:20-17:30 FMSS kevätkokous (tarjolla viiniä, juustoja, hedelmiä ym.) 17:30-20:00 Vapaata ohjelmaa (ulkoilu, kylpylä yms.) 20:00-21:00 Illallinen Torstai :00-09:00 Aamiainen Sessio 2 (Pj. Timo Kekäläinen) 09:00-09:30 Tiina Sikanen (Helsingin yliopisto): Kolikon kokoinen laboratorio - Mikrosiruteknologiaa massaspektrometriaan 09:30-09:50 Martin Söderström (VERIFIN/Helsingin yliopisto): Kemiallisten aseiden käytön varmistus Syyriassa 09:50-10:10 Sami Huhtala (Keskusrikospoliisi): 2

3 Kaksoisdetektoritekniikat huumausaineiden analysoinnissa 10:10-10:50 Tauko + posteriesitykset 10:50-11:10 Petri Kylli (Helsingin yliopisto): Oksisterolien analysointi biologisista näytteistä: UPLC-TQ-S:n ja UPLC Q-TOF:n vertailua 11:10-11:30 Milla Neffling (AB Sciex): Accelerating Metabolomics with High Speed and High Resolution MS/MS 11:30-13:00 Lounas Sessio 3 (Pj. Helena Taberman) 13:00-13:20 Ari Tolonen (Admescope): Massapektrometria reaktiivisten lääkeainemetaboliittien tutkimuksessa 13:20-13:40 Marko Lehtonen (Itä-Suomen yliopisto): HPLC-MS menetelmien ja näytteenkäsittelyn kehitys BioCenter Kuopion metabolomiikkalaboratoriossa 13:40-14:00 Jonas Björklund (PerkinElmer): Direct Sample Analysis with Time of Flight Mass Spectrometry (DSA-TOF) and the new GC/MS/MS from PerkinElmer. 14:00-14:40 Kahvitauko + posteriesitykset 14:40-15:00 Miina Ruokolainen (Helsingin yliopisto): Faasin I metaboliareaktioiden jäljittely titaanidioksidivalokatalyysilla, sähkökemiallisilla reaktioilla ja sähkökemiallisesti avustetulla Fenton-reaktiolla 15:00-15:20 Riikka-Marjaana Räsänen (Helsingin yliopisto): Desorption atmospheric pressure photoionization combined with travelling wave ion mobility-mass spectrometry 15:20-15:40 Janne Jänis (Itä-Suomen yliopisto): MphR(E) makrolidibiosensoriproteiinin rakenteen ja toiminnan tutkiminen natiivimassaspektrometrialla 15:40-16:00 Jean-Marc Joumier (Waters Corporation): Revealing the identification power of Collision Cross Section (CCS): a novel approach applied to pesticide analysis in food 16:00-20:00 Vapaata ohjelmaa (ulkoaktiviteetit, kylpylä yms.) 20:00-22:00 Juhlaillallinen 22:00-23:00 Jatkot Hietapakassa (live-musiikkia, karaoke yms.) 3

4 Perjantai :00-09:00 Aamiainen Sessio 4 (Pj. Mikko Laitaoja) 09:00-09:20 Niina Tohmola (HUSLAB/Helsingin yliopisto): Seerumin 5-HIAA:n massaspektrometrinen menetelmä neuroendokriinisten kasvainten diagnostiikassa 09:20-09:40 Anthony Sullivan (Agilent Technologies): Characterisation of a New Uniform-Field Ion Mobility Q-TOF Mass Spectrometer and its application to Life Science Research 09:40-10:00 Mikko Savin (Sigma-Aldrich): The importance of sample preparation, pure reagents and solvents for easy interpretable mass spectra and reproducible analytical methods 10:00-10:20 Tauko + posteriesitykset 10:20-11:00 Risto Kostiainen (Helsingin yliopisto): Ionisaatiomenetelmät LC/MS-menetelmässä 11:00-11:15 Tiina Kauppila (Helsingin yliopisto): Konferenssin yhteenveto, päätössanat 11:15-13:00 Lounas Linja-autokuljetus Joensuun rautatieasemalle/lentoasemalle lähtee heti lounaan jälkeen. 4

5 Tapahtuman sponsorit: 5

6 SUULLISET ESITYKSET 6

7 Massaspektrometria kliinisten biomarkkereiden metsästyksessä Leena Valmu 1,2 1 University of Helsinki, Helsinki, Finland, 2 Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland S-posti: leena.valmu@thermofisher.com Biomolekyylien, erityisesti proteiinien ja pienemmässä määrin hiilihydraattien, massaspektrometria on kehittynyt merkittävästi muutaman viime vuosikymmenen aikana. Kehityksen mahdollisti aikanaan hellävaraisten ionisaatiomenetelmien, MALDI:n ja sähkösumutuksen, käyttöönotto ja sitä on myöhemmin vienyt eteenpäin sekä korkean resoluution analysaattoreiden että bioinformatiikan työkalujen kehittyminen. Jo vuosia on kiihkeästi odotettu tämän kehitystyön tuloksia kliiniseen käyttöön. Kliininen biomarkkeri tarkoittaa mitattavaa indikaattoria, useimmiten molekyyliä, joka kuvaa tietyn tautitilan riskiä, olemassaoloa, tasoa tai hoitovastetta. Varsin merkittävä osa näistä biomarkkereista on proteiineja, joita on perinteisesti mitattu kliinisillä, usein immunokemiallisilla, analysaattoreilla. Proteiinien massaspektrometrian eli proteomiikan kehittyminen on tuonut alalle suuria odotuksia sekä uusien biomarkkereiden löytämisen että niiden kliiniseen käyttöönoton suhteen. Kliinisten biomarkkereiden kehitystyön voi karkeasti jakaa kolmeen osaan: 1) biomarkkereiden etsintään, 2) validaatiovaiheeseen ja 3) kliinisiin sovelluksiin. Biomolekulaarisesta massaspektrometriasta on valtaosa runsaasta kehityksestään huolimatta yhä edelleen keskittynyt näistä vaiheista ensimmäiseen. Kliinisten biomarkkereiden tunnistamista on vaikeuttanut sekä biologisten lähtömateriaalien kompleksisuus että biomolekyylien monimuotoisuus. Analyyttien esipuhdistuksen kehittyminen ja analyyttisen sensitiivisyyden sekä spesifisyyden lisääntyminen on edistänyt biomarkkeritutkimusta huomattavasti. Kliinisesti lupaavia biomarkkereita onkin tunnistettu viime vuosina tuhansia. Pullonkaulaksi kliinisten biomarkkereiden kehitystyössä on muodostunut haasteellinen validaatiovaihe, joka tulee toteuttaa paitsi suurehkolla potilasmateriaalilla myös riittävän robustilla, usein kvantitatiivisellä, analyysimenetelmällä. Kun potentiaalisia validaatiokandidaatteja on tarjolla tuhansia, on vaikeaa, jollei mahdotonta, etukäteen tietää, mikä näistä sisältää suurimman lääketieteellisen arvolupauksen. Niinpä kliinisiä proteiinibiomarkkereita hyväksytään tällä hetkellä kliiniseen rutiinikäyttöön vain noin yksi vuodessa. Nähtäväksi jää, miten proteomiikan ja glykomiikan lupaukset tulevat toteutumaan tulevaisuuden kliinisessä analytiikassa. 7

8 New LC-MS based assay of serum tumor-associated trypsin inhibitor (TATI) allows simultaneous quantitation and detection of TATI variants Suvi Ravela 1,2, Leena Valmu 1,2, Ulf-Håkan Stenman 1 Esa Hämäläinen 3 and Outi Itkonen 3 1 Departmet of Clinical Chemistry, University of Helsinki, Helsinki, Finland 2 Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland 3 HUSLAB, Helsinki University Central Hospital, Helsinki, Finland outi.itkonen@hus.fi Background. We aimed to develop an LC-MS based assay for quantification of serum tumor-associated trypsin inhibitor (TATI) and known TATI variants (N34S and P55S) associated with pancreatitis. TATI is a 6 kda peptide associated with many cancers, especially mucinous ovarian carcinoma. Elevated serum TATI concentrations are also found in severe inflammations including pancreatitis (1). Methods. Serum TATI was captured using an antibody (MAb 6E8) coupled to protein G Mag Sepharose beads (GE Healthcare). TATI was then quantified by an LC-MS pseudo- MRM assay using an Agilent 1200 LC (Agilent Technologies) with Polaris C18-A column (Varian Inc.) and a 4000 QTRAP mass spectrometer (AB Sciex). The newly developed LC- MS assay was validated and compared with a time-resolved immunofluorometric assay (TR-IFMA) using 90 serum samples from patients with acute pancreatitis (n=30), renal cell carcinoma (n=30), and benign urological conditions (n=30). Results. The analytical recovery of the assay was 87%-100% and the linear range ng/ml. Within-assay CV was <6.4 %. The assay facilitated quantitation of the N34S variant in serum from a confirmed carrier and from patients. Our novel LC-MS assay for serum TATI shows good correlation with TR-IFMA. Most importantly, it enables simultaneous detection and quantification of TATI variants N34S and P55S from the same sample. References. 1 Stenman UH.Tumor-associated trypsin inhibitor. Clin Chem. 48, 2002,

9 Lentopetrolin hapettumistuotteiden massaspektrometrinen karakterisointi Tekijä(t): Elias Ikonen, Kim Wickström, Alpo Toivo, Maaria Seläntaus, Jaana Keskiniva ja Sirpa Nordling 1 Yhteystiedot: Neste Oil Oyj, Tutkimus ja Kehitys/ Tutkimusanalytiikka, Porvoo S-posti: elias.ikonen@nesteoil.com Johdanto. Jet A-1 lentopetroli valmistetaan raakaöljyn tislausjakeesta, jonka kiehumaalue on noin o C. Näin saatu suoratisle jatkokäsitellään edelleen esimerkiksi UOP:n (Universal Oil Products) MEROX-prosessilla, jotta se täyttää tuotteelle vaaditut ominaisuudet. Lentopetrolin varastoinnin tai valmistusprosessin aikana tapahtuva hapettuminen saattaa laskea lentopetrolin veden erottumista ja sähkönjohtavuutta, sekä aiheuttaa saostumia lentopetroliin. Tällöin vaarana on, että lentopetroli ei ole ominaisuuksiltaan ASTM D ja DEF STAN spesifikaatioiden vaatimusten mukaista. Lentopetrolin hapettumisen estäminen ja siitä aiheutuvien haittojen korjaaminen edellyttää hapettumistuotteiden tunnistamista. Tämän työn tavoitteena oli siten eristää ja karakterisoida lentopetrolin hapettumistuotteet. Eristetyt hapettumistuotteet analysoitiin aluksi IR-spektroskopialla ja tarkemmin massaspektrometrialla käyttäen apuna derivointia. Koska yhdisteiden EI-MS-spektrejä ei löytynyt spektrikirjastoista, spektrien tulkkaaminen tehtiin pääasiassa odd electron -ionien fragmentaatiomekanismeja käsittelevän kirjallisuuden avulla. 1-2 Materiaalit ja menetelmät. Tutkitut näytteet olivat Neste Oilin Merox -prosessilla tuotettua Jet A-1 -lentopetrolia ennen ja jälkeen laboratoriossa tehtyä hapettamista, sekä Airbus A319A:n polttoainesuodatin. Hapettumistuotteiden eristäminen lentopetrolinäytteistä tehtiin kiinteäfaasiuutolla (silikageeli) ja karakterisoinnin apuna käytettiin Tri-Sil - derivointireagenssia. Hapettumistuotteiden eristäminen polttoainesuodattimesta tehtiin nestefaasiuutolla ja ISOLUTE SAX -anioninvaihtopatruunalla. Karakterisoinnin apuna käytettiin Tri-Sil -derivointireagenssia. Tärkeimmät analyysilaitteistot olivat: Waters GCT premier TOF -mass-spectrometer, FTIR Avatar 360 spectrofotometer, Agilent GC-MSD. Tulokset. Työn perusteella Merox prosessoidun Jet A-1 -lentopetrolin hapettumistuotteita ovat disulfidien ja tiolien hapettuessa muodostuvat sulfonihapot, sekä fenoleista ja disulfideista ja/tai tioleista muodostuvat fenolidimeerit ja alkyylisulfanyylifenolit. 1 McLafferty, F.W. ja Turecek, F., Interpretation of mass spectra, 4 th Edition, University Science Books, Sausalito, California, USA, Gross, J.H., Mass Spectrometry, 2 nd Edition, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2004, 2011,

10 Bioöljyjen analytiikka APPI/ESI-FTICR-massaspektrometrialla Timo Kekäläinen, Laura Hiltunen, Tapani Venäläinen, Janne Jänis Itä-Suomen yliopisto, Kemian laitos, Joensuu / Johdanto. Mielenkiinto erilaisten bioöljyjen, erityisesti puupohjaisten pyrolyysiöljyjen tuotantoon on kasvanut merkittävästi viime aikoina. Puubiomassasta valmistettu pyrolyysiöljy on halvin nestemäinen biopolttoaine ja tulevaisuudessa monen uusiutuvan liikennepolttoaineen lähde. Bioöljyjen kemiallinen koostumus on erittäin kompleksinen ja koostumuksen selvittäminen on ollut vaativaa, varsinkin suurempien molekyylien (M > 200 Da) osalta. Bioöljyjen koostumuksen tunteminen auttaa kehittämään niiden varastointia, käyttöä sekä jatkojalostusprosesseja. Bioöljyn lähtömateriaali ja sen tuottamistapa sekä käsittelyprosessit vaikuttavat merkittävästi sen koostumukseen ja ominaisuuksiin, kuten lämpöarvoon, vesipitoisuuteen ja happamuuteen. Korkean resoluution Fourier-muunnosionisyklotroniresonanssimassaspektrometria (FT-ICR-MS) on erittäin tehokas menetelmä erityisesti bioöljyjen suurempien yhdisteiden analysointiin. Materiaalit ja menetelmät. Tämän esitelmän tuloksissa käsitellään mm. puolinopealla pyrolyysillä koivusta (Betula pendula) ja hitaalla pyrolyysillä männystä (Pinus sylvestris) valmistettuja bioöljyjä. Öljyjen kemiallista koostumusta selvitettiin 12-T Bruker APEX-Qe hybridi kvadrupoli FT-ICR-massaspektrometrilla, käyttäen sähkösumutusionisaatiota (ESI) tai normaali-ilmanpaineista fotoionisaatiota (APPI). Datan analysointiin käytettiin ns. Kendrickin massajäännösmenetelmää ja tunnistetut yhdisteet jaettiin homologisiin sarjoihin heteroatomiluokan ja kaksoissidosekvivalentin (DBE) mukaisesti. Tulokset. Puupohjaiset pyrolyysiöljyt ovat seoksia, jotka sisältävät vettä, tervaa ja erilaisia orgaanisia yhdisteitä, kuten happoja, alkoholeja, aldehydejä, ketoneja, fenolisia yhdisteitä ja sokereita. Puun pääkomponenttien, selluloosan, hemiselluloosan ja ligniinin hajoaminen tuottaa pyrolyysiöljyyn runsaasti reaktiivisia, happea sisältäviä yhdisteitä. Työn tulokset vahvistivat tämän: heteroatomeja sisältävistä yhdisteistä suurin osa (>90 %) oli ns. O- luokan yhdisteitä, joista O 2 O 15 -luokkiin kuuluvia yhdisteitä havaittiin. O-luokan yhdisteistä tunnistettiin mm. rasva- ja hartsihappoja, sokereita/sokereiden kaltaisia yhdisteitä ja erilaisia, mahdollisesti ligniinin hajoamisen myötä muodostuvia fenolijohdannaisia. ESI ja APPI tuottavat bioöljyjen koostumuksesta komplementaarista tietoa; siinä missä ESI ionisoi lähinnä pooliset, happamat heteroatomiyhdisteet, APPI ionisoi tehokkaasti myös öljyjen poolittomat komponentit, esim. PAH-yhdisteet. 10

11 Bromattujen palonestoaineiden määrittäminen ympäristönäytteistä Marjaana Nousiainen Suomen ympäristökeskus, Laboratorio, Helsinki Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) laboratoriokeskuksessa kehitetään haitallisten ympäristökemikaalien analytiikkaa ja seurataan ympäristön tilaa ajanmukaisilla epäorgaanisen ja orgaanisen kemian analyyseilla. Laboratoriokeskus toimii myös kansallisena vertailu- ja kalibrointilaboratoriona ja ympäristönäytteenottajien henkilösertifiointielimenä. Menetelmänkehitys on tärkeä osa SYKEn laboratoriotoimintaa. Ympäristönäytteiden esikäsittelyyn käytetään erilaisia uutto- ja puhdistustekniikoita ja orgaanisen analytiikan mittaustekniikat perustuvat laajalti kaasukromatografiamassaspektrometriaan (GC-MS) ja nestekromatografia-massaspektrometriaan (LC- MS). Näytematriisien monimutkaisuudesta ja analysoitavien yhdisteiden pienestä pitoisuudesta johtuen menetelmänkehitys voi olla haasteellista. Tässä esityksessä on esimerkkinä kvantitatiivisen menetelmän kehitystyö polybromattujen difenyylieettereiden (PBDE) määritykseen pintavedestä. PBDEyhdisteet ovat yleisesti käytettyjä palonestoaineita mm. autoissa, elektroniikassa, muoveissa ja tekstiileissä. Ne ovat haitallisia, pysyviä ja helposti ympäristöön ja eliöihin kertyviä. Yhdisteryhmään kuuluu 209 eri kongeneeria, jotka eroavat toisistaan bromausasteen suhteen. Näistä kuusi kongeneeria (PBDE #28, #47, #99, #100, #153 ja #154) on mukana EU:n vesipuitedirektiivin ympäristölle haitallisten prioriteettiaineiden listalla. Vaadittu ympäristönlaatunormi (EQS) kyseisille kongeneereille on hyvin pieni (0.5 ng/l ΣPBDE). Työssä yhdisteet uutettiin vedestä kiinteäfaasiuutolla, edelleen puhdistettiin silika-kolonnilla ja analysoitiin GC-MS/MS tekniikalla. Kvantitatiivisessa analyysissä käytettiin isotooppilaimennustekniikkaa. Menetelmä osoittautui tehokkaaksi ja toistettavaksi pienten PBDE-pitoisuuksien konsentrointiin ja määritykseen. Kvantitatiivisissa mittauksissa kunkin kongeneerin kohdalla saavutettiin määritysraja vaaditulla EQS-tasolla. 11

12 Trace level analysis of emergent pollutants How to reach the ultimate sensitivity? Peter Abrahamsson Agilent Technologies, Kronborgsgränd 23,SE Kista, Sweden Introduction. In liquid chromatography mass spectrometry it is a constant strive to improve sensitivity. By different reasons, but regardless of application area, e.g. environmental, food, pharmaceuticals, forensic, doping control, metabolomics, additional sensitivity will at some stage always add knowledge. Achieving the best possible sensitivity for a certain compound or mix of compounds is a combination of optimizing each individual step in the analysis method. First, the compound or the compounds should be extracted from the sample matrix to the highest possible recovery. Second, the sample matrix should be removed while maintaining the highest possible recovery. Third, chromatographic conditions should be chosen by selecting the most suitable column dimensions and type in combination with the mobile phase conditions. Fourth, the type of mass spectrometer should be selected to achieve the necessary sensitivity, selectivity, robustness and reproducibility at the lowest amount injected on column. Fifth, the right ion source and ion source parameters should be carefully selected to fit the compounds and sample matrix. Sixth, the settings for data acquisition should match the number of compounds eluting off the column at a certain time. In this talk, an extensive number of examples will be presented to highlight the importance of each individual step in order to achieve the ultimate sensitivity. Materials and methods. Pesticides standards and steroid standards spiked into authentic matrices, e.g. plasma, soil and water. Sample analysis have been performed using Agilent 1290 Infinity liquid chromatographic system coupled to a 6490 triple quadrupole mass spectrometer or a 6550 quadrupole time-of-flight system. Both mass spectrometers have been equipped with Agilent Jet Stream ion source. Results. For steroid analysis, a low fg on column detection limit for 17β-estradiol in different matrices will be presented. For a multi-compound method for pesticide analysis in water, a low fg/high ag on column detection limit will be demonstrated. 12

13 Kolikon kokoinen laboratorio Mikrosiruteknologiaa massaspektrometriaan Tiina Sikanen Helsingin yliopisto, Farmasian tiedekunta, Farmaseuttisen kemian ja teknologian osasto, Helsinki Johdanto. Mikrofluidistiikkaa ja nanoteknologiaa hyödynnetään enenevässä määrin eri bioanalytiikan osa-alueilla. Erityisesti useiden yksittäisten analyysivaiheiden liittäminen samalle mikrosirulle ts. mikrofluidistiikkaan perustuvat kokonaisanalyysilaitteistot (engl. lab-on-a-chip) tarjoavat monipuolisia mahdollisuuksia näytteenkäsittelyyn ja yhdisteiden erottamiseen ennen massaspektrometrista (MS) analyysia. 1 Materiaalit ja menetelmät. Tässä esityksessä keskitytään erityisesti kapillaarielektroforeesin (CE) ja sähkösumutusionisaation (ESI) miniatyrisointiin ja puolijohdeteollisuuden menetelmillä valmistettujen CE-ESI-mikrosirujen sovelluksiin lääkeaineiden, peptidien ja proteiinien MS-analytiikassa. Lisäksi tarkastellaan erilaisten näytteenesikäsittelymenetelmien, kuten kiinteäfaasiuuton ja neste-nesteuuton, integrointia CE-ESI-mikrosiruun sekä CE-ESI-mikrosirujen sovelluksia mm. kaksiulotteisessa elektroforeesissa. Tulokset. CE-ESI-mikrosiruteknologian merkittävimmät edut perinteisiin erotusmenetelmiin verrattuna ovat ennen kaikkea suuri analyysinopeus (tyypillisesti <1 min/näyte) sekä pieni näyte- ja liuotinkulutus (5-10 µl/analyysi). Mikrosiru-CE:n korkea erotustehokkuus perustuu pitkälti poikittaisinjektiotekniikkaan, joka mahdollistaa hyvin kapean (V~ pl) näytevyöhykkeen injektoinnin ja siten erittäin nopean CEerotuksen. ESI-kärjen integrointi suoraan CE-kanavan päähän puolestaan eliminoi kuolleen tilavuuden, jolloin tyypillisesti saavutetaan jopa teoreettista pohjaa vain 2 cm:n pituisissa erotuskanavissa. Mikrosiruteknologia mahdollistaa myös massaspektrometrisen analyysin hyvin pienistä ainemääristä (<1 amol per injektiotilavuus), joskin vain murto-osa (~1/10 5 ) näytteestä hyödynnetään aktiivisesti analyysiin. Tässä esityksessä kuvataan, kuinka näytteenesikäsittely-yksikön liittäminen kiinteäksi osaksi CE- ESI-mikrosirua mahdollistaa paitsi näytteen puhdistuksen, myös parantaa näytteensyötön hyötysuhdetta ilman, että kokonaisanalyysiaika merkittävästi pitenee. CE-erotuksen selektiivisyyttä voidaan puolestaan manipuloida liittämällä kaksi (tai useampia) erotuskanavistoja peräkkäin, tässä tapauksessa kapillaarivyöhyke-elektroforeesin ja kapillaari-isoelektrisen fokusoinnin yhdistämiseksi. Toisaalta erotuskanavan pintakemiaa voidaan muuttaa bioyhteensopivaksi yksinkertaisesti mikrosirun valmistusmateriaalia vaihtamalla, mistä esimerkkinä proteiinien CE-ESI/MS-analyysi mikrosirulla. 1 Sikanen, T., Franssila, S., Kauppila, T.J., Kostiainen, R., Kotiaho, T. ja Ketola, R., Microchip Technology in Mass Spectrometry, Mass Spectrom. Rev. 29, 2010,

14 Kemiallisten aseiden käytön varmistus Syyriassa Martin Söderström, 1 Ullastiina Hakala, Harri Kiljunen, Olli Kostiainen, Marja-Leena Kuitunen, Paula Vanninen 1 Helsingin yliopisto, Kemian laitos, VERIFIN martin.soderstrom@helsinki.fi Johdanto. Koko alkuvuoden 2013 jatkuneiden kemiallisen aseiden käytön epäilysten jälkeen YK:n tutkijaryhmä pääsi elokuussa Syyriaan tutkimaan syytösten paikkansapitävyyttä. Ryhmä koostui YK:n, Kemiallisen aseen kieltojärjestön (OPCW) ja Maailman terveysjärjestön (WHO) tutkijoista. Kun ryhmä valmistautui tutkimuksiin Damaskoksessa, Ghoutassa, Damaskoksen esikaupungissa, tehtiin kemialliselta iskulta vaikuttanut hyökkäys. Ryhmä sai sovittua viiden tunnin tulitauon neljäksi päiväksi, jolloin he pääsivät tutkimaan aluetta, tekemään haastatteluja ja ottamaan näytteitä. OPCW:n normaalitarkastuksessa paikalle olisi viety kenttälaboratorio, joka olisi seulonut ryhmän ottamat näytteet ennen niiden lähetystä varmistuslaboratorioihin. Syyrian tapauksessa sisällissota esti kenttälaboratorion käytön ja kaikki n. 50 ympäristö- ja 50 biolääketieteellistä näytettä lähetettiin analysoitaviksi. Syyskuussa ryhmä palasi Syyriaan tutkimaan väitteitä muista kemiallisista iskuista. Ryhmä sai n. 20 verinäytettä syyrialaisilta ja otti n. 30 uutta plasmanäytettä, jotka kaikki lähetettiin edelleen analysoitaviksi. Materiaalit ja menetelmät. Ympäristönäytteiden (esim. maa-, vesi-, pyyhkäisy- ja materiaalinäytteet) analyysissä etsitään hermokaasuja ja niiden hydrolyysituotteita (fosfonihappoja) GC MS/MS ja LC MS/MS menetelmillä. Näytteenkäsittely ja analyysi on melko suoraviivaista. Suurin ongelma on mahdollisesti vaihteleva ja hankala näytetausta. Pitoisuudet ovat tyypillisesti ppm-tasolla. Tärkeimmät biolääketieteelliset näytetyypit ovat virtsa ja plasma. Virtsasta etsitään hermokaasujen hydrolyysituotteita noin ppb pitoisuuksista. Hydrolyysituotteet poistuvat elimistössä hieman yli viikossa. Plasmasta etsitään proteiineihin sitoutunutta hermokaasua. Proteiinista vapautettua hermokaasua analysoidaan GC MS/MS:llä ja sitoutunutta LC MS/MS:llä. Proteiiniadduktien pitoisuudet ovat luokkaa 50 ppt 5 ppb. Tulokset. Ympäristönäytteet analysoitiin kahdessa laboratoriossa ja biolääketieteelliset kahdessa laboratoriossa. Laboratorioiden tulokset olivat keskenään yhtäpitävät, joten väitteet sariinin käytöstä Ghoutassa ja muutamassa muussa iskussa pystyttiin osoittamaan todeksi. Biolääketieteellisten näytteiden kvalitatiiviset tulokset vastasivat toisiaan täydellisesti. YK on julkaissut tulokset kahdessa raportissa. 1,2 Kvantitatiiviset tulokset ovat vielä salaisia, koska YK:n selvitys on kesken. Kirjallisuusviitteet. 1 United Nations Mission to Investigate Allegations of the Use of Chemical Weapons in the Syrian Arab Republic, Report on the Alleged Use of Chemical Weapons in the Ghouta Area of Damascus on 21 August 2013, YK, , 41 sivua. 2 United Nations Mission to Investigate Allegations of the Use of Chemical Weapons in the Syrian Arab Republic, Final report, YK, , 82 sivua. 14

15 Kaksoisdetektoritekniikat huumausaineiden analysoinnissa Laura Harvilahti, 1,2 Jukka Niiranen, 1 Sami Huhtala, 2 1 Metropolia Ammattikorkeakoulu, Helsinki 2 Keskusrikospoliisi, Rikostekninen laboratorio, Vantaa sami.huhtala@poliisi.fi Johdanto. Huumausaineiden analysoinnissa käytettävien menetelmien tulee olla spesifisiä, jotta näytteistä tutkittavien yhdisteiden tunnistus on luotettavaa. Samalla näytemäärät ja tulosten toimitusajat asettavat analytiikalle omat haasteensa. Asiaa on lähestytty kehittämällä ns. kaksoisdetektorimenetelmiä, jolloin samasta kromatografisesta ajosta saadaan kaksi toisiaan täydentävää detektori vastetta. Nykyisin kannabisnäytteiden analysoinnissa käytetään kahta eri laitetta. Jos ensin tehtävässä GC-FID määrityksessä (THC -yhdisteen tunnistus/pitoisuus) on tunnistamaton signaali tai tulos on negatiivinen, analysoidaan näyte uudelleen GC-MS:lla mahdollisten muiden yhdisteiden toteamiseksi. Näyte voi sisältää esimerkiksi synteettisiä kannabinoideja kuten JWH-018. Materiaalit ja menetelmät. Kannabisnäytteiden analysointiin testattiin menetelmää, jossa kaasukromatografi on liitetty kahteen detektoriin, liekki-ionisaatiodetektoriin ja massaspektrometriin (GC-FID/MS, Agilent 6890 GC-FID-5973 MS, kolonni(t) DB-5: 10 m x 100 μm x 0,17 μm). Yhdistelmä toteutettiin kolmella erilaisella kolonniliitoksella, joissa näytteen jakaminen tapahtui laiteanalyysin eri vaiheissa: i) jako tapahtuu injektorissa (kaksi kolonnia), ii) esikolonnin ja analyyttisten kolonnien liitoksessa (kaksi kolonnia) ja iii) analyyttisen erotuksen jälkeen (yksi kolonni) ennen detektoreita. Näiden kolmen eri ratkaisun antamia tuloksia verrattiin GC-FID:n ja GC-MS:n samoista näytteistä antamiin tuloksiin. Laitteiston toimivuus testattiin sekä vaikuttavan aineen tunnistuksen että THC - pitoisuuden määrityksen osalta. Tulokset. Kolonniliitos: Testatuista vaihtoehdoista kolonniliitos 2 todettiin parhaiten toimivaksi. Tunnistus: MS-detektorin toimivuus ja tunnistuskyky testattiin ajamalla näytteitä, joissa tiedettiin olevan THC:tä tai synteettisiä kannabinoideja. Näytteitä oli 27, joissa tunnistettavia yhdisteitä yhteensä 33. GC-FID/MS -laitteisto tunnisti yhdisteet yhtenevästi käytössä olevan tunnistusmenetelmän/laitteiston (GC-MS) kanssa. Pitoisuus: GC-FID/MS -laitteistolla tehtävän pitoisuusmäärityksen tulosten yhtenevyys, toistettavuus sekä uusittavuus testattiin käytössä olevan pitoisuusmenetelmän/laitteiston (GC-FID) suhteen. Kannabisnäytteet (13 eri marihuananäytettä) edustivat eri THC -pitoisuuksia (0,1-15 p-%). Saatujen tuloksien keskiarvot ( <2% toistettavuus, <5% uusittavuus) tai hajonnat (<6% toistettavuus, <10% uusittavuus) eivät poikkea merkittävästi toisistaan. Vastaavalla periaatteella on kehitteillä pitoisuus-/ tunnistusmenetelmä UHPLC-DAD-TQMS -laitteistolla (Shimadzu) tehtävälle amfetamiinin, metamfetamiinin ja MDMA:n määritykselle. 15

16 Oksisterolien analysointi biologisista näytteistä: UPLC-TQ-S:n ja UPLC-Q-TOF:n vertailua Petri Kylli, 1 Linda Ahonen 1, Florian B.R. Maire, 2 Rob J. Vreeken, 2 Risto Kostiainen 1 1 Helsingin yliopisto, farmaseuttisen kemian ja teknologian osasto, Helsinki 2 Leiden University, Analytical BioSciences, LACDR, Leiden petri.kylli@helsinki.fi Johdanto. Työn tavoitteena oli kehittää herkkä analyysimenetelmä kolesterolin hapettumistuotteiden ja D3 vitamiinin metaboliittien analysoimiseksi aivo- ja solumallinäytteistä. Työssä vertailtiin kahta erilaista massaspektrometria, kolmoiskvadrupolia ja Q-TOF:a. Materiaalit ja menetelmät. Näytteinä olivat kokonaiset hiiren aivot ja Parkinsonin taudin malleina käytettävät SH-SY5Y solulinjanäytteet. Solulinjanäytteille aiheutettiin oksidatiivinen stressi, jolloin ne muodostavat Parkinsonin taudille tyypillisiä proteiiniplakkeja 1. Sekä hiiren aivot että solulinjanäytteet uutettiin metanolidikloorimetaaniseoksella, supernatantti haihdutettiin kuiviin ja liuotettiin sisäistä standardia sisältävään metanoliin. Käytetyt standardiyhdisteet olivat sekä hydroksikolesteroleita että D3 vitamiinin metaboliitteja. Näytteet analysoitiin Waters Acquity UPLC Xevo TQ-S ja Waters Acquity UPLC Synapt G2-S Q-TOF-MS laitteistoilla käyttäen APPI ionisatiota ja tolueenia dopanttina. Ajoliuoksina käytettiin vettä (A) ja metanolia (B). Kolonni oli Waters BEH C18, 1,7 µm, 2,1 x 100 mm. Xevo TQ-S massaspektrometrilla mittaukset suoritettiin SRM moodissa ja Synapt G2-S:lla MS e -moodissa massa-alueella m/z Tulokset. Menetelmien todettiin olevan herkkiä ja toistettavia sekä lineaarisia tutkituilla pitoisuusalueilla. Kolmoiskvadrupolilaitteella mittausalue oli 0, ng/ml ja Q-TOF - laitteella ng/ml. Hiiren aivonäytteistä havaittiin 24-OH-, 27-OH-, 7α-OH- ja 7β-OHkolesteroleita sekä 7-ketokolesterolia ja desmosterolia. Solumallinäytteistä havaittiin samat yhdisteet paitsi 27-OH-kolesteroli. Tulokset ovat samankaltaisia kuin aiemmissa tutkimuksissa havaitut 2,3. Solunäytteistä havaittiin Q-TOF laitteella myös neljä tuntematonta yhdistettä, joiden tarkka m/z arvo ja fragmentoitaatio olivat tyypillisiä hydroksikolesteroleille 4. Kirjallisuusviitteet. 1 Myöhänen TT, Hannula MJ, Van Elzen R, Gerard M, Van Der Veken P, García-Horsman JA, Baeklandt V, Männistö PT ja Lambeir AM. Br J Pharmacol 2012; 166: Griffiths WJ ja Wang Y. Biochim Biophys Acta 2011; 1811: Heverin M, Meaney S, Lütjohann D, Diczfalusy U, Wahren J ja Björkhem I. J Lipid Res 2005; 46: Brouwers JF, Boerke A, Silva PFN, Garcia-Gila N, van Gestel RA, Helms JB, van de Lest CHA ja Gadella BM. Biol Reprod 2011; 85:

17 Accelerating Metabolomics with High Speed and High Resolution MS/MS Milla Neffling, 1 Baljit Ubhi 2, Jean-Baptiste Vincendet 3 1 AB Sciex, Warrington, UK; 2 AB Sciex Redwood Shores, CA, USA: 3 AB Sciex, France, EMEA Milla.Neffling@absciex.com Biologisten järjestelmien kohdentamattomat (Non-Targeted) analyysit ovat avainasemassa tutkittaessa biologisia systeemejä ja sairauksia. Korkean erotuskyvyn (High Res) MS ja MSMS kohdentamattomat analyysimetodit mahdollistavat uusien yhdisteiden havaitsemisen ja identifikaation, joiden tuntemus voi olla avainasemassa metaboliareittien ja sairauksien ymmärtämisessa. Perinteisesti alemman resoluution MS laitteistolla mitatut kohdennetut tandemmassaspektrometri-analyysit on suunniteltu määrittamään näytteestä tietyt ja jo ennalta tunnetut analyyytit, joiden osuus on rajoitettu otos koko systeemistä. Tarkoituksena yleisesti on testata hypoteesi biologisesta systeemistä. Kohdennetun analyysin etuna usein on parempi herkkyys, suorituskyky ja dynaaminen alue kuin kohdentamattomissa analyyseissa. Kohdennettujen analyysien metodinkehityksessa vaaditaan jo ennakolta laajaa tietämystä määritettavistä analyyteista. AB Sciexin TripleTOF (kvadrupoli-tof) teknologia yhdistää molempien anaalyysimetodien parhaat puolet. Laboratoriot pystyvät suorittamaan näytteiden sekä kvantitatiiviset, että kvalitatiiviset analyysit, usein yhdessä analyysimetodissa. Käyttäjät voivat suorittaa kohdentamattomia analyyseja korkean erotuskyvyn MS ja MSMS analyyseilla kaikista havaituista piikeistä. Tämä data voidaan prosessoida käyttäen hyväksi joko ennaltaluotuja yhdiste-listoja (mittavampi lista kuin kohdennetuissa analyyseissä mahdollista) hyödyntäen retentioaikaa, MS ja MSMS tarkka massa - kirjastoja, - tai kohdentamatonta analyysia, jossa seulonta-prosessi suoritetaan käyttäen tarkan massan MS ja MSMS-dataa, isotooppikuviota seka adduktien välittämää tietoa. Kun haluttu määrä informatiota on tarjolla, voivat käyttäjät hyodyntää kohdennettuja MRM HR analyyseja, ja saavuttaa korkeaa selektiivisyytta käyttämällä korkean erotuskyvyn MSMS dataa kaikista fragmenteista ja prosessoida dataa kohdennetusti. Näiden hyvin-tunnettujen metodien lisaksi AB Sciexin TripleTOF instrumentilla dataa voidaan kerätä SWATH moodilla. SWATH on kohdentamaton, informaatiosta riippumaton analyysimetodi, joka kerää korkean resoluution MSMS spektran kaikista havaittavista analyyteistä monimutkaisessa näytteessä, yhdessä analyysissa. SWATH tarjoaa MRMtason selektiivisyyden joka analyytille, ilman monivaiheista metodinkehitystä. SWATH avaa useita mahdollisuuksia metaboliareittien kartoitukseen kuten myös massaspektrometriaan yleensä. 17

18 Massaspektrometria reaktiivisten lääkeainemetaboliittien tutkimuksessa Tekijä(t): Ari Tolonen 1 1 Yhteystiedot: Admescope Oy, Oulu S-posti: ari.tolonen@admescope.com Johdanto. Kemiallisesti reaktiivisten metaboliittien muodostuminen on yksi lääkeaineiden haittavaikutusten ja odottamattomien toksisuusilmiöiden pääsyistä. Reaktiiviset metaboliitit voivat sitoutua elimistön proteiineihin ja DNA:han, minkä vuoksi niiden muodostumisen ennustaminen on oleellista lääkekehityksen aikana. Reaktiivisuuden vuoksi näiden elektrofiilisten yhdisteiden elinikä on hyvin lyhyt, minkä vuoksi niitä ei voi analysoida in vitro- tai in vivo-näytteistä suoraan sellaisenaan. Perinteisesti niiden analysointiin onkin käytetty stabilointia (trapping) nukleofiilisillä reagensseilla, kuten esimerkiksi glutationilla (GSH) tai syanidilla (CN), ennen niiden analysointia LC/MS-tekniikoilla. Materiaalit ja menetelmät. Esitys sisältää lyhyen katsauksen massaspektrometrisistä menetelmistä reaktiivisten lääkeainemetaboliittien analytiikassa; alkaen perinteisistä glutationi-spesifisten neutraalilohkeamien LC/MS/MS-mittauksista ja edeten moderneihin korkean resoluution MS-tekniikoihin, isotooppi-leimattujen tai muuten muokattujen stabilointireagenssien sovellutuksiin, datankäsittelymenetelmiin kuten massadefekti- ja isotooppi-filtteröinti, korkean resoluution neutraalilohkeamamittauksiin, asyyliglukuronidikonjugaattien analysointiin, sekä kovalenttien proteiini-metaboliitti-kompleksien massaspektrometriaan. 18

19 HPLC-MS menetelmien ja näytteenkäsittelyn kehitys BioCenter Kuopion metabolomiikkalaboratoriossa Marko Lehtonen, 1 Seppo Auriola, 1 ja Kati Hanhineva 2 1 Itä-Suomen yliopisto, Farmasian laitos, Kuopio 2 Itä-Suomen yliopisto, Kliininen ravitsemustiede, Kuopio S-posti: marko.lehtonen@uef.fi Johdanto. Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksella toimiva Metabolomiikkakeskus tarjoaa massaspektrometriaan perustuvia tutkimuspalveluja yliopistojen tutkijoille sekä kotimaisille ja kansainvälisille yhteistyökumppaneille. Metabolomiikalla, eli metabolisella profiloinnilla tutkitaan kokonaisvaltaisesti elimistön aineenvaihdunnassa syntyneiden pienikokoisten yhdisteiden rakenteita ja pitoisuustasoja. Sitä voidaan hyödyntää mm. tutkimuksissa, joissa seurataan ravitsemuksen ja muiden ympäristötekijöiden vaikutusta yhdessä perintötekijöiden kanssa elimistön aineenvaihduntatuotteiden koostumukseen, mitä kautta voidaan löytää biomarkkereita esim. erilaisten sairauksien varhaisille riskitekijöille. Materiaalit ja menetelmät. Tyypillisimmät yksikössämme analysoitavat näytematriisit ovat plasma, virtsa sekä eläin- tai kasviperäiset kudosnäytteet, joille on optimoitu näytteenkäsittelymenetelmät entsymaattisen toiminnan lopettamiseksi ja tutkittavien yhdisteiden uuttamiseksi. Kullekin näytteelle tehdään kaksi kromatografista erottelua (RP ja HILIC, Agilent 1290 UPLC) ja massaspektrometrinen detektointi (Agilent 6540 QTOF) käyttämällä sekä positiivista että negatiivisesta ionisaatiota (Jetspray ESI). Yhdisteiden tunnistus perustuu yhdisteelle ominaisen retentioajan ja tarkan molekyylimassan lisäksi MSMS-määrityksiin kolmella eri törmäyskammion energialla ja saatujen tuloksien vertaamiseen puhtaista standardeista, datapankeista sekä kirjallisuudesta saatavaan tietoon. Tulokset. Mittauksien haaste on elimistön aineenvaihduntatuotteiden ison lukumäärän lisäksi erittäin laaja pitoisuusalue ja määritettävien yhdisteiden erilainen kemiallinen luonne. Käytössämme olevilla menetelmillä voidaan määrittää satoja, jopa tuhansia yhdisteitä biologisista näytteistä. Optimoiduilla näytteenkäsittelymenetelmillä saadaan samanaikaisesti sekä hidastettua näytteen koostumusta muuttavat entsymaattiset prosessit että uutettua mahdollisimman laajan polaarisen alueen kattava joukko metaboliitteja. Käytetyt olosuhteet ottavat myös huomioon näytteiden mahdollisimman hyvän säilyvyyden. Kahdella erilaisella erottelutekniikalla (RP ja HILIC) saadaan tutkittua polaarisuusalueeltaan laaja joukko yhdisteitä. Menetelmien kehityksessä on myös havaittu mm. negatiivisen ESI-ionisaation kannalta optimaalisten ajoliuoksien soveltuvan huonosti metabolomiikkatyöhön, koska tällöin kromatografinen toistettavuus on huono ko. projekteihin liittyvissä pitkissä näytesarjoissa. Tutkittavien näytteiden randomisoinnit ja laadunvalvontanäytekäytännöt lisäävät saatujen tulosten vertailtavuutta ja näin toimivat tärkeänä perustana tutkimuksien seuraavaan vaiheeseen, eli tulosten käsittelyyn tilastollisten ja kemometristen työkalujen avulla. 19

20 Direct sample analysis with Time of Flight Mass spectrometry (DSA- TOF) and the new GC/MS/MS from PerkinElmer PerkinElmer Sweden, Upplands Väsby, Sweden Introduction. The Best Sample Prep is No Sample Prep - Direct Sample Analysis Time of Flight Mass Spectrometry (DSA-TOF). AxION DSA TM system, a breakthrough technology coupled with mass spectrometry that allows the direct analysis of a sample with minimal to no sample prep or chromatography. Quantify and Identify with the NEW revolutionary AxION iqt GC/MS/MS. The AxION iqt is one-of-a-kind technology that combines triple quad quantification and Q-TOF identification capabilities in just one instrument, and is 50 times faster than any quadrupole without compromising sensitivity. We are also introducing the unique Cold EI ion source enabling true quantitation from the molecular ion. 20