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Massenspektrometrie Automatisierte Probenvorbereitung in der Massenspektrometrie

| Autor/ Redakteur: Stefan Mauch* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Massenspektrometrische Messmethoden haben vor über zehn Jahren Einzug in die klinische Diagnostik erhalten. In vielen Aspekten, u.a. in der Automatisierung und besonders in der Messung kleiner Moleküle, unterscheidet sich die Massenspektrometrie allerdings deutlich von den etablierten immunometrischen Methoden.

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Abb.1: Der Massstar ist eine CE-IVD-Lösung für die Probenvorbereitung in der klinischen Diagnostik.
Abb.1: Der Massstar ist eine CE-IVD-Lösung für die Probenvorbereitung in der klinischen Diagnostik.
(Bild: Hamilton Robotics)

Der Standard in vielen Laboratorien der klinischen Diagnostik sind häufig Immunoassay-basierte Methoden, bei denen die Probenvorbereitung und Messung der Proben sowie die Prozessüberwachung und Dokumentation voll automatisiert ablaufen. Verschiedene Hersteller bieten CE-IVD-Geräte an, die zur Bestimmung einer Reihe von Laborparametern eingesetzt werden können. Diese validierten Geräte sind benutzerfreundlich und durch den hohen Grad an Automatisierung sowie Prozesskontrolle werden Benutzerfehler minimiert und die Sicherheit erhöht.

Demnach sind klinische Analysegeräte hinsichtlich der Bedürfnisse eines klinischen Labors inklusive der dort tätigen Mitarbeiter gut angepasst. Allerdings beruhen Immunoassay-basierte Methoden auf einer indirekten Erkennung der Analyte durch Antikörper, was einige Nachteile mit sich bringt. So sind solche Methoden beispielsweise anfällig gegenüber Kreuzreaktionen und „Molekül-Varianten“ können oft nicht voneinander unterschieden werden. Außerdem existiert für viele Moleküle oft keine geeignete und vollständig validierte immunometrische Methode. Gerade auch für kleinere Moleküle mit geringem immunologischem Potenzial gibt es häufig signifikante Einschränkungen.

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Beispiel Vitamin D: Was sind die Unterschiede?

Am Beispiel von Vitamin D, einem der zurzeit populärsten Parameter, lassen sich die Unterschiede zwischen Immunoassays und massenspektrometrischen Methoden gut veranschaulichen [1]. Radioimmuno- (RIA) und automatisierte Immunoassays können im Gegensatz zu massenspektrometrischen Tests nicht zwischen Vitamin D3 und dem physiologisch weniger aktiven Vitamin D2 diskriminieren. Zusätzlich können unterschiedlich hohe Vitamin D2-Konzentrationen die zu ermittelnde Vitamin-Gesamtkonzentration erheblich beeinflussen, was sich in einer deutlichen negativen oder positiven Abweichung vom Mittelwert äußert [2].

Im Gegensatz zu massenspektrometrischen Messungen, die einen sehr hohen Konkordanz-Korrelationskoeffizient aufweisen, ist die Vergleichbarkeit zwischen den verschiedenen immunometrischen Tests limitiert [1]. Dies äußert sich in einer nicht unerheblichen Variationsbreite der Messergebnisse.

Goldstandard für die Messung kleiner Moleküle

Im Gegensatz zu den beschriebenen Immunoassays ist die Massenspektrometrie bei der klinischen Diagnostik kleiner Moleküle die Methode der Wahl, da letztere direkt gemessen werden können. Die kontinuierlich zunehmende Sensitivität der angebotenen Massenspektrometer hat u.a. dazu geführt, dass diese Technik das Niveau eines analytischen Goldstandards erreichte und sich im Bereich der klinischen Routinediagnostik etablierte. Für die Bedienung und Wartung ist jedoch speziell ausgebildetes Personal notwendig und die selbst entwickelten Labormethoden mussten in der Vergangenheit aufwändig verifiziert und validiert werden. Die Abarbeitung der Methoden erfolgt in der Regel manuell, was die Dokumentationsmöglichkeit der einzelnen Arbeitsschritte limitiert, zusätzliche Kosten mit sich bringt und das Verwechslungsrisiko deutlich erhöht. Darüber hinaus haben sich erst kürzlich die regulatorischen Anforderungen an die Dokumentation einer Methodenentwicklung und -etablierung deutlich erhöht.

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