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Bio-organische Analytik

Arbeitsgruppe 3.12

Profil

Aufgabe der Arbeitsgruppe ist die Bereitstellung von Messungen für die Klinische Chemie auf neuestem Stand der Technik, mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Das Spektrum der Messgrößen umfaßt kleine organische Moleküle wie Glukose, Kreatinin, Cholesterin oder Steroidhormone ebenso wie Proteine als diagnostische Marker. Diese Messungen dienen der Sicherstellung der Vergleichbarkeit von klinischen Routinemessungen, unabhängig vom jeweils ausführenden Laboratorium. Die PTB überprüft einerseits Richtigkeit und SI-Rückführbarkeit der Messungen von Referenzlaboratorien der Bundesärztekammer. Gleichzeitig stellt sie internationale Vergleichbarkeit unter Beweis, indem sie an Ringvergleichen mit anderen Nationalen Metrologieinstituten teilnimmt. Richtungen für Forschung und Entwicklung ergeben sich primär aus der Notwendigkeit zur Verbesserung gegenwärtiger Messverfahren, oder der Notwendigkeit, Referenzmessverfahren für die Qualitätskontrolle überhaupt erst zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus werden 'neue Messgrößen' evaluiert, die zwar in der klinischen Routine noch keine Anwendung finden, jedoch als potentielle Marker für die Forschung interessant sein könnten. Basis der Messungen und Methodenentwicklungen ist die Massenspektrometrie.

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Forschung/Entwicklung

Methoden für diagnostische Proteinmarker

Massenspektrometrische Referenzmessverfahren, Standard in der Qualitätskontrolle klinischer Messungen kleiner Moleküle wie Glukose, Cholesterin oder Steroidhormone, standen für die Quantifizierung von Proteinen bis vor Kurzem nicht zur Verfügung. Ein großer Anteil jedoch, vermutlich sogar die überwiegende Mehrzahl der verwendeten bzw. neu entdeckten diagnostischen Marker, sind  Proteine. Kombination von modernen 'Proteomics-' Verfahren mit klassischen Prinzipien der Isotopenverdünnungs- Massenspektrometrie (ID-MS) ermöglicht ähnlich zuverlässige SI-rückführbare Messungen nunmehr auch für Proteine wie z.B. Somatotropin (Wachstumshormon, GH) oder Cystatin C (Marker für Nierenfunktion). Zugleich bietet die ID-MS als Antikörper-unabhängiges Methodenprinzip eine Basis für die Harmonisierung/Standardisierung von kommerziellen Immunoassays, wie sie aktuell von der IFCC angestrebt wird. Die PTB gehört zu den führenden Nationalen Metrologieinstituten auf diesem Gebiet.

Zielgenaue Messung von Isoformen

Bei vielen Proteinen handelt es sich um jeweils eine Gruppe von einander sehr ähnlichen Verbindungen, die sich jedoch in Teilen der Aminosäuresequenz voneinander unterscheiden. Alternative Isoformen entstehen wenn Teilbereiche der Aminosäuresequenz, die im Genom für das Protein 'hinterlegt' ist, in die biologische Synthese entweder eingebunden oder aber übersprungen werden. Beim Wachstumshormon, z.B., sind mehrere solcher Formen bekannt. Aufgrund der Möglichkeit der sicheren Unterscheidung anhand verschiedener Molekülmassen bietet die Massenspektrometrie neuerdings die Möglichkeit, Isoformen zuverlässig getrennt voneinander zu erfassen und zu quantifizieren. Damit sollte die Hypothese eventuell unterschiedlicher biologischer Funktionen bzw. diagnostischer Vorhersagekraft weitaus zuverlässiger zu beantworten sein als mit bisherigen immunchemischen Methoden. In der PTB entwickelte ID-MS Verfahren zur isoformselektiven Messung des Wachstumshormons in Serumproben werden gegenwärtig in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Leipzig in der klinischen Praxis getestet.

Neue Messgrößen

Über den unmittelbaren Bedarf in der Qualitätssicherung hinaus entwickelt die Arbeitsgruppe massenspektrometrische Verfahren für Messgrößen zur Unterstützung von Fragestellungen in der Forschung. Ein Beispiel sind Untersuchungen zur Messung der Virenlast durch massenspektrometrische Quantifizierung viraler Proteine. Ein anderes Projekt hat die Bereitstellung von Referenzmessungen für die gentherapeutische Forschung zum Ziel: Kurze RNA-Abschnitte (siRNAs) dienen der zielgerichteten Unterdrückung der Produktion bestimmter Proteine. Um die Effektivität dieses Prozesses zuverlässig messen zu können, wird eine allgemeine ID-MS Strategie zur Quantifizierung des jeweiligen Zielproteins entwickelt. Damit können unterschiedliche Ansätze zur Transfektion (Einschleusung der siRNA in die Zelle und an den Ort der Wirkung) sowie verschiedene Zellsysteme miteinander verglichen werden. Auf diese Weise soll eine SI-rückgeführte und somit bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Forschergruppen gewährleistet werden.

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Dienstleistungen

Qualitätskontrolle für Klinisch-Chemische Messungen

Anbieter quantitativer labormedizinischer Untersuchungen sind verpflichtet, für bestimmte Messgrößen im Rahmen der externen Qualitätssicherung (EQAS) regelmäßig an Vergleichsmessungen teilzunehmen. Von der Bundesärztekammer benannte Referenzinstitutionen versenden hierzu Kontrollproben, deren Werte unter jeweiligen Routinebedingungen zu ermitteln sind. Referenzlaboratorien betimmen genaue Zielwerte, wo immer möglich, mit Isotopenverdünnungs-Massenspektrometrie (ID-MS). Die PTB ihrerseits führt im Rahmen der Qualitätskontrolle Vergleichsmessungen mit den Referenzlaboratorien durch.

Fachbegutachtung von Referenzlaboratorien

Referenzlaboratorien müssen nach Richtlinien der Bundesärztekammer (RiLiBäK) Anforderungen der DIN EN ISO/IEC 17025 und 15195 erfüllen. Die PTB unterstützt die Akkreditierung durch fachliche Begutachtung von Arbeitsanweisungen und Laborgegebenheiten, sowie anhand der Ergebnisse von Vergleichsmessungen.

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Informationen

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