Quantitative Analyse von Protein-Massenspektren

6. Zusammenfassung und Ausblick
Dank der ESI-MS-Technologie ist man heute in der Lage, große Biomoleküle als Ganzes zu
analysieren. Ein besonders wichtiger Aspekt der ESI-MS ist die Analyse der Glykosylierungsprofile
von Antikörpern und anderen Proteinen, weil diese maßgeblich deren Funktion
determinieren. Für die medizinische Therapeutik ist es deshalb von großer Relevanz, zu wissen,
in welchem Verhältnis verschiedene Glykovarianten eines Proteins stehen. Die Bestimmung
dieser Quantitäten direkt aus dem Spektrum ist keine triviale Aufgabe, weil Peakhöhen
und Formen durch Überlagerung mit anderen Peaks verfälscht werden. Sie verlieren ihre
Gauß-Form, sie bekommen Schultern, Sättel, etc. Vorhandene Softwareprodukte lösen dieses
Problem nur unbefriedigend, weshalb eine Neuentwicklung gewünscht war.
Mit Massfinder II wurde das ursprünglich für die qualitative Analyse von Antikörper ESI-MS
Spektren entwickelte Programm um Methoden für eine quantitative Analyse erweitert. Neben
der Möglichkeit, eine manuelle Quantifizierung der Spektren durchzuführen, wurden robuste
Methoden für eine weitestgehend automatisierte Quantifizierung implementiert. Die softwaretechnische
Umsetzung wurde mittels Tcl/Tk und ANSI-C vollzogen, wobei Tcl/Tk für die
Präsentationsschicht verwendet wird und ANSI-C für die darunter liegenden Logikschichten.
Basierend auf Monte-Carlo-Simulationen wurde eine Aussage über die Güte der entwickelten
Verfahren gemacht. Die einfache Variante QA1 hat sich als die schlechteste erwiesen. Mit
dem weitestgehend automatisierten Verfahren QA2 lassen sich nach Abzug der Basislinie gute
Ergebnisse erzielen. Für noch präzisere Ergebnisse muss QA3 angewendet werden – diese
ist jedoch mit einem erhöhten Zeitaufwand verbunden, weil das Hüllkurven-Fitting für jede
Masse einzeln betrachtet werden muss. Bei der Wahl einer geeigneten Methode für die Elimination
der Basislinie ist die Variante „4. Ableitung“ zu empfehlen.
Als Schlussfolgerung der Validierung kann man festhalten, dass das Ziel erreicht wurde Verfahren
zu entwickeln, welche ähnlich gute Ergebnisse liefern, wie die durch „erfahrene“ Laboranten
durchgeführte manuelle Quantifizierung. Dies hat drei Konsequenzen: die Quantifizierung
lässt sich schneller durchführen, schlechte Spektren lassen sich dank der Robustheit der
Verfahren auch noch gut quantifizieren und zum anderen können mit Massfinder II auch
„unerfahrene“ Laboranten reproduzierbare Ergebnisse liefern. Neben den automatisierten Prozessen
wird auch die manuelle Quantifizierung im Programm zur Verfügung gestellt, so dass
Fälle bei denen die Automatik nur unzureichende Ergebnisse liefert noch behandelt werden
können. Massfinder I und II wurden zwar im Hinblick auf Antikörper entwickelt, jedoch lassen
sich die Module „Qualitative Analyse“ und „Quantitative Analyse“ auch für andere Biomoleküle
verwenden, was Massfinder II zu einem flexiblen Werkzeug in der Analytik macht.
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