Zusammen stark

LC-MS für Routine und Forschung aus einer Hand

Interview: Walter Depner

Ein nach wie vor „heißes Eisen“ im Betrieb des Medizinischen Labors ist in der Diagnostik eine Analysenmethode, die ursprünglich aus der Analytik kommt und dort hauptsächlich für die Umweltanalytik und Live Science entwickelt wurde: die LC/MS, also die Kopplung der Flüssig-Chromatographie (LC) mit der Massenspektrometrie (MS). Warum diese Methode zunehmend Einzug in das medizinische Labor nimmt, wurde in den letzten Ausgaben von EUROPEAN HOSPITAL aus mehreren unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchtet. Heute setzen wir diese Thematik mit einem Interview aus dem klinisch-chemischen Labor des Instituts für Labormedizin, Klinische Chemie und Molekulare Diagnostik (ILM) des Universitätsklinikums Leipzig, fort. Hier arbeitet die Arbeitsgruppe unter der Leitung von Frau Prof. Uta Ceglarek seit 8 Jahren  an einer eigenen Methode, den Goldstandard Massenspektrometrie für die Steroidhormonanalytik im Rahmen der Patientenversorgung einzusetzen – seit 2 Jahren nunmehr mit Erfolg.

LC/MS wurde schon vor 40 oder 50 Jahren als relevant auch für das medizinische Labor erkannt. Warum hat es so lange gedauert, bis sich die Methode auch in diesem Bereich etabliert hat?

portrait of prof ceglarek
Prof. Ceglarek ist stellvertretende Institutsdirektorin am Institut für Laboratroriumsmedizin, Klinische Chemie und Molekulare Diagnostik (ILM), Universitätsklinikum Leipzig.

Ceglarek: Die Anwendung im klinischen Speziallabor beschränkte sich im letzten Jahrhundert auf die Kopplung der Gaschromatographie mit der Massenspektrometrie. Die Kopplung der LC mit der Massenspektrometrie war anfangs eine große Herausforderung, da auf der einen Seite ein Hochvakuum für die Trennung von Ionen in einem  Massenspektrometer notwendig ist und auf der anderen Seite für die LC Eluenten mit hohen Flussraten eingesetzt werden. Erst die Entwicklung der Atmosphärendruckionisation, für die 2002 ein Nobelpreis verliehen wurde, hat den Weg der LC-MS in die Routineanwendung gebahnt.

Sie haben in Leipzig - auch das ist recht ungewöhnlich - eine relativ große Arbeitsgruppe. Sie umfasst 12 Personen. Wie kam es dazu?

Hier muss man zwei Dinge trennen. Mein Forschungsschwerpunkt liegt seit 15 Jahren in der Entwicklung von Methoden für die Analytik von Metaboliten und Proteinen auf Basis der LC-MS/MS. Daran arbeite ich derzeit mit 12 naturwissenschaftlichen und medizinischen Doktoranden. In der klinischen Routine setzen wir am ILM die LC-MS/MS an sieben Tagen/Woche seit 2000 ein. Im Vordergrund stehen hier die Bereiche Neugeborenenscreening, TDM, Toxikologie und Steroidanalytik. In dieser Abteilung sind 9 technische Mitarbeiter tätig.

LC-MS/MS wird gerne als Gold-Standard bezeichnet. Allerdings kommt es hier auch auf die Qualität der entwickelten Methode an. Unser Ziel war es, eine routinetaugliche Methode für die simultane Analytik aller relevanten Steroidhormone zu entwickeln. Der Vorteil gegenüber dem Immunoassay ist der gleiche wie beim TDM: der Einsatz eines geringeren Probenvolumens, keine Kreuzreaktivitäten und die simultane Analytik.

Wer sind hauptsächlich die Nutznießer (Kliniken, Abteilungen) hier im Klinikum und wo liegt darüber hinaus in Einzelfällen der Nutzen?

Zu den Einsendern von Proben zählen bei uns die Kliniken des Universitätsklinikums Leipzig, aber auch endokrinologische Praxen außerhalb des Klinikums. Der Nutzen ist zweifellos die Qualität der Befundung, die auf einer zuverlässigen Bestimmungsmethode basiert.

Sind die Mitarbeiter damit ausgelastet, routinemäßig Laboranalysen „zu fahren“? Forschen sie außerdem noch in anderen Bereichen?

Wir sind Partner in vielen wissenschaftlichen Projekten der Universitätsmedizin Leipzig sowie nationalen und internationalen Kooperationen zu Metabolom-und Proteomforschung bei verschiedenen Erkrankungen.

Gibt es noch andere Stoffklassen außer Steroidhormonen, mit denen sich Ihre Arbeitsgruppe beschäftigt und wie sieht es mit der Validierung bzw. der Akkreditierung aus?

Wir haben uns vor allem auf die Untersuchung des Lipidstoffwechsels und bioaktiver Lipide in Körperflüssigkeiten und Gewebe spezialisiert. Hierzu gehören z.B. Methoden zur Untersuchung des Eicosanoidstoffwechsels, der Cholesterinhomeostase oder auch des Apolipoproteinstoffwechsels.

Für die genannten Verfahren bedarf es eines hohen Aufwands an Hard- als auch Software. Wie groß sind diese Faktoren mit Blick auf die Finanzen, benötigte Mitarbeiter usw.?

Die zunehmende Verfügbarkeit von kommerziellen IVD-Testkits wird die Verfügbarkeit der LC-MS/MS Technologie im klinischen Routinealltag künftig sicher weiter verbessern

Uta Ceglarek

Die Entwicklung und Validierung von LC-MS/MS Methoden für die klinische Routinediagnostik erfordert spezielle wissenschaftliche Expertise, schafft aber auch wissenschaftlichen Vorsprung. Ebenso ist der Betrieb von LC-MS/MS Systemen in der klinischen Routine nur mit spezialisiertem technischem Personal möglich, da diese Systeme in der Betreuung und im täglichen Gebrauch hoch komplex sind. Eine 24-Stunden-Verfügbarkeit der Gerätesysteme ist deshalb nur schwierig realisierbar. Derzeit gibt es hier technische Weiterentwicklungen verschiedener kommerzieller Anbieter, die die Robustheit und Bedienerfreundlichkeit für das Routinelabor verbessern werden. Die Kosten für die Anschaffung eines Massenspektrometers sind abhängig von den erforderlichen Spezifikationen. Sie liegen heute allerdings im gleichen Bereich wie die Investitionen für klassische Laboranalyser. Die zunehmende Verfügbarkeit von kommerziellen IVD-Testkits wird die Verfügbarkeit der LC-MS/MS Technologie im klinischen Routinealltag künftig sicher weiter verbessern.

Was hat sich in der Industrie in den letzten Jahren bei Weiterentwicklungen der Systeme auch im Sinne der medizinischen Diagnostik getan, und wie ist Ihr Labor ausgestattet?

Wie gesagt hat die Industrie den Bedarf an robusten LC-MS/MS Analyzern für die Routinediagnostik inzwischen durchaus erkannt. Im besonderen Maße trägt jedoch die Verfügbarkeit kommerzieller Testkits an einer zunehmenden Anwendung der LC-MS/MS-Technologie bei. Unser Labor ist mit unterschiedlichen LC-MS/MS Systemen ausgestattet, mit denen wir sowohl in der Krankenversorgung (Routinediagnostik) arbeiten als auch in der Forschung weitere Methoden entwickeln. Deren Entwicklung und Validierung kostet Zeit und erfordert eine besondere wissenschaftliche Expertise, sie schaffen aber auch wissenschaftlichen Vorsprung.


Profil:

Prof. Ceglarek ist stellvertretende Institutsdirektorin am Institut für Laboratroriumsmedizin, Klinische Chemie und Molekulare Diagnostik (ILM), Universitätsklinikum Leipzig. Seit 2005 leitet sie das Neugeborenenscreeninglabor am Institut. Nach erfolgreich abgeschlossenem Chemiestudium und ihrer Promotion in analytischer Chemie absolvierte Ceglarek eine Weiterbildung zur Fachchemikerin für Toxikologie und Klinische Chemie. 2010 erfolgte die Habilitation zum Thema Klinische Metabolomforschung. Seit 2000 arbeitet sie am Aufbau der massenspektrometrischen Diagnostik im Neugeborenen-Screening, im Therapeutischen Drugmonitoring und beim Stoffwechsel. Sie ist Mitglied im Präsidium der Deutschen Gesellschaft für Neugeborenenscreening (DGNS) und Sprecherin der Sektion Klinische Massenspektrometrie der Deutschen Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (DGKL).

28.09.2018

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