Image
""

For å finna effekten av matriksen i analyseinstrumentet, måtte programvaren lurast. Foto: Trine Grønhaug Halvorsen og Wikimedia Commons. Montasje: UiO

Slik kan analyse av biologiske prøvar kortast ned eitt steg

Dersom prøven vert blanda med det rette kjemikaliet, kan den analyserast direkte utan hjelp av spenning eller høg temperatur.

Mange hugsar den populære filmen The Matrix frå 1999, men det er kanskje ikkje like mange som veit kva ein matriks er til vanleg. The Matrix i filmen er ei simulert verd som held menneska fanga. Ein matriks i naturvitskapane er òg ein struktur som held andre ting på plass, men då handlar det sjeldan om menneske.

Trine Grønhaug Halvorsen er professor i legemiddelanalyse ved Farmasøytisk institutt på Universitetet i Oslo. For nokre år sidan kom ho over ein artikkel i eit fagblad som fanga interessa hennar.

– Ein av metodane vi brukar for å analysera biologisk prøvar, heiter massespektrometri. Etter at prøvane vert klargjorde, eller opparbeida som det heiter, blir dei injisert inn i analyseinstrumentet. Dei blir fyrst separerte, før vi brukar spenning og høy temperatur for å få analyttane, altså stoffa som skal analyserast, frå væskeform til ladde ion på gassform og inn i massespektrometret, forklarar ho.

Reiste til Detroit

Men i denne artikkelen kunne ho lesa om ein ny og veldig enkel ioniseringsteknikk, altså ein ny måte å få iona inn i massespektrometeret på. Prøven vart blanda saman med eit kjemikalie, i dette tilfellet 3-nitrobenzonitril, løyst i eit flyktig løysemiddel. Det er dette kjemikaliet som er matriksen i prosessen, og som altså inneheld prøven.

Når løysemiddelet fordampa, danna matriksen og prøven saman ein krystall. I massespektrometret vert krystallet utsett for lågare trykk, og dermed sublimerer matriksen, som det heiter. Det betyr at den går direkte frå fast form til gass, slik til dømes tørris gjer ved romtemperatur.

Iona av analytten vert dermed suga inn i instrumentet, utan hjelp av straum eller varme. Teknikken skulle òg vera meir robust og tåle meir ureine prøvar.

Halvorsen vart så interessert at ho tok kontakt med Sarah Trimpin, professoren bak artikkelen. Det enda med at Halvorsen i 2017 reiste over for eit kortare opphald ved Wayne State University i Detroit.

Måtte lura datamaskinen

Trine Grønhaug Halvorsen
– Vi måtte lura datamaskinen med ein fysisk dings, fortel Trine Grønhaug Halvorsen. Foto: UiO

– Når vi bruker massespektrometri i bioanalyse, opparbeider vi fyrst prøven. Så separerer vi stoffa frå kvarandre før iona vert sende inn i massespektrometeret. I analyse av proteinbiomarkørar, som eg jobbar med, er det mange trinn som vert gjennomførde før prøven vert førd inn i massespektrometret.

– Eg syntest det ville vera artig å sjå om vi kanskje kunna hoppa over det midtre steget, altså separasjonen, seier Halvorsen.

Men for å få til det, måtte dei lura datamaskinen som skulle analysera prøvane. Programvaren kravde at iona skulle føres inn i massespektrometret på ein bestemt måte for å starte analysen. Under normale omstende er det fornuftig å sikra at ein ikkje kjem i skade for å starte analyser utan at instrumentet er sett opp riktig.

Men her var det altså nett det som var hensikta, å hoppa over eit trinn. For å få til det, måtte ein del av instrumentet fjernast for få prøven direkte inn i massespektrometret. Dei plasserte ein fysisk dings som erstatning for delen som var fjerna.

Utvikla kommersielt utstyr

– Dingsen lurte programvaren til å tro at delen vi hadde tatt bort, framleis var på plass. Dermed trudde programvaren at alt var som normalt og køyrde analysen slik vi ynskte, smiler Halvorsen.

– Og då viste det seg at teknikken òg kunne brukast på større molekyl som protein, med tilsvarande resultat som med den tradisjonelle framgangsmåten. Foreløpig kan vi ikkje måla like låge nivå av protein på denne måten. Men med samansette prøvar med komplekse molekyl kan det sjå ut som vi får meir pålitelege resultat utan å reinsa like mykje opp på førehand.

Men det er det for tidleg å konkludera med, understrekar ho. Når forskarane finn nye måtar å gjera ting på, startar dei gjerne med enkle variantar for å sjå om prinsippet i det heile tatt kan fungera. Deretter arbeider dei med å leggja til rette for meir kompliserte oppgåver.

– Og deretter må ein utvikla kommersielt utstyr for dei nye metodane. Sarah Trimpin har alt danna eit firma som skal jobba med kommersialisering. I laboratoriet kan vi forskarar driva og manipulera og lura utstyret, men det er jo ikkje nokon farbar veg dersom metoden etter kvart skal takast i praktisk bruk.

Vitskaplege artiklar:

Halvorsen m.fl.: Matrix-Assisted Ionization and Tandem Mass Spectrometry Capabilities in Protein Biomarker Characterization—An Initial Study Using the Small Cell Lung Cancer Biomarker Progastrin Releasing Peptide as a Model Compound. Journal of the American Society for Mass Spectrometry, desember 2020

Skjærvø m.fl.: Matrix assisted ionization mass spectrometry in targeted protein analysis – an initial evaluation. Rapid Communications in Mass Spectrometry, mars 2019