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IDMS Wachstumshormon im Serum per Isoptopenverdünnungmassenspektrometrie bestimmen

| Autor / Redakteur: Cristian Arsene* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Zur medizinischen Früherkennung und Therapiekontrolle von Krankheiten werden häufig so genannte Markerproteine im Serum quantifiziert. Geringe Mengen, Größe und Komplexität dieser Proteine, sowie die Vielfalt der Serumproteine in einem dynamischen, mehr als zehn Größenordnungen umfassenden quantitativen Bereich stellen hohe Herausforderungen.

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Abb. 1: IDMS-Bestimmung von Wachstumshormon durch Quantifizierung des „Fingerprint-Fragments“ T6 mit RP-LC/MS-MS nach Proteolyse mit Trypsin und Anreicherung des Analyten (schematisch dargestellt).
Abb. 1: IDMS-Bestimmung von Wachstumshormon durch Quantifizierung des „Fingerprint-Fragments“ T6 mit RP-LC/MS-MS nach Proteolyse mit Trypsin und Anreicherung des Analyten (schematisch dargestellt).
( Bild: PTB )

Menschliches Wachstumshormon wird in der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) produziert. Es setzt sich heterogen aus mehreren Protein-Varianten (Isoformen) zusammen. Neben der Hauptkomponente mit einem Molekulargewicht von 22 kDa gibt es auch eine Isoform mit einem Molekulargewicht von 20 kDa und weitere noch kleinere Varianten. Das Wachstumshormon wird in der Laboratoriumsmedizin zur Diagnose von Krankheiten bestimmt: Minderwuchs bei Kindern mit einer Unterproduktion dieses Hormons oder Akromegalie bei Erwachsenen bzw. Riesenwuchs bei Kindern resultierend aus einer Überproduktion an Wachstumshormon. Bisher erfolgt die Quantifizierung von Wachstumshormon routinemäßig ohne Differenzierung der Isoformen mithilfe von immunologischen Testverfahren.

Diese haben zwar eine hohe Empfindlichkeit, jedoch besteht der Nachteil in größeren herstellerabhängigen Ergebnisabweichungen. Ursache für abweichende Ergebnisse zwischen den jeweiligen Testkits ist deren unterschiedliche Kalibrierung mit rekombinantem d.h. gentechnisch hergestelltem reinem 22 kDa Wachstumshormon oder mit einem Hypophysenextrakt als Standard, der ein Gemisch von Isoformen enthält. Ein weiterer Grund für die Methodenabhängigkeit ist die Kreuzreaktivität unterschiedlich selektiver Antikörper, die für die Testkits verwendet werden.

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IDMS: etabliertes Referenzverfahren

Quantifizierungen mit Isotopenverdünnungsmassenspektrometrie (IDMS) sind weniger abhängig von der Probenmatrix als immunologische Methoden. Für die Bestimmung von niedermolekularen diagnostischen Markern im Serum wie den Steroidhormonen ist es seit Jahrzehnten etabliert. Im Hinblick auf den Konzentrationsunterschied zwischen dem häufigsten Serumprotein Albumin und einem Zielprotein wie dem menschlichen Wachstumshormon von ca. sieben Größenordnungen ist aber auch bei der IDMS eine Abtrennung von Matrixbestandteilen und die daraus resultierende Anreicherung des Analyten nötig. So wird eine Signalverringerung durch Suppression der Ionisation und damit einhergehender Empfindlichkeitsverlust minimiert.

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