Münster (mfm/sw) – Auszeichnung für ausgezeichnete Arbeit: Dr. Marcel Niehaus, promovierter Physiker und langjährig an der Universität Münster (WWU) tätig, hat den diesjährigen „Mass Spectrometry Imaging Award“ (kurz: MSI-Award) erhalten. Verliehen wird der von der Firma ImaBiotech gestiftete Forschungspreis, von einer internationalen Expertenkommission. Mit dem mit 5.000 US-Dollar dotierten Award wird jedes Jahr ein besonders innovatives Projekt im Bereich der bildgebenden Massenspektrometrie geehrt. Gemeinsam mit Prof. Klaus Dreisewerd, Abteilungsleiter am Institut für Hygiene der WWU und Dr. Jens Soltwisch vom gleichen Institut entwickelte Niehaus ein optimiertes Zweistrahl-Laser-Massenspektrometrie-Verfahren.

Um die chemische Zusammensetzung von Zellen und Geweben zu bestimmen, setzen Wissenschaftler massenspektrometrische (MS) Verfahren wie das an der Uni Münster entwickelte laser-basierte MALDI-MS ein. MALDI steht dabei für Matrix-unterstütze Laserdesorption/Ionisation. Allerdings reichte bislang die Ortsauflösung und Sensitivität von MALDI-MS nicht aus, um eine echte zelluläre bis subzelluläre Darstellung bei gleichzeitig hoher chemischer Informationstiefe zu erzielen. Das Besondere an der von Niehaus entwickelten t-MALDI-2-Technik („t“ für Transmissionsgeometrie) ist der Einsatz zweier speziell adaptierter Laser, von denen der erste einen besonders kleinen Fokus von nur rund einem tausendstel Millimeter Durchmesser zum Materialabtrag erzeugt, während der zweite die notwendige Signalsteigerung für viele Biomoleküle um bis zu mehreren Größenordnungen bringt. Einsatzgebiete sind zum Beispiel die Detektion fettlöslicher Vitamine wie Vitamin D, von Cholesterin oder auch von verabreichten Medikamenten.

Mit der Neuentwicklung, die im September 2019 in der Fachzeitschrift Nature Methods erstmals veröffentlicht wurde, kann das Verständnis von Krankheits- und Infektionsprozessen potenziell erheblich verbessert werden. Der Preisträger und Erstautor der Nature-Methods-Publikation erläutert: „Der entscheidende Vorteil unserer Methodik gegenüber etablierten bildgebenden MALDI-Verfahren basiert auf der Kombination und der Erweiterung zweier zuvor eingeführter technischer Ansätze. Zum einen beschießen wir in der Transmissionsgeometrie unsere Proben rückseitig. Hierdurch wird es möglich, hochwertige Mikroskop-Objektive sehr nah an der Probe zu platzieren und so den Laserpunkt zu verkleinern, anders als dies aus geometrischen Gründen bei Standardverfahren möglich ist, wo die Proben aus der Richtung des Massenanalysators bestrahlt werden“.

Dr. Marcel Niehaus hat 2013 sein Masterstudium der Physik an der WWU abgeschlossen. Bereits in seiner Masterarbeit hatte er sich in der Arbeitsgruppe von Prof. Dreisewerd mit den physikalischen Grundlagen des MALDI-Prozesses beschäftigt. Während seiner Doktorandenzeit, die er ebenfalls in der Arbeitsgruppe absolvierte, befasste er sich mit weiteren Feinheiten des MALDI-Verfahrens, möglichen instrumentellen Verbesserungen und neuartigen Anwendungen. Diese Kombination und die hohe Interdisziplinarität der Forschungsarbeiten, die über die Physik hinaus auch die analytische Chemie und Biomedizin umfasst, bildeten eine Grundlage für den jetzigen Erfolg. Nach einer knapp einjährigen Postdoc-Zeit in Münster, in dem die Ergebnisse im Wesentlichen entstanden sind, setzt Niehaus seit dem Sommer dieses Jahres seine Forschungsarbeiten am National Physical Laboratory in London-Teddington/Großbritannien fort – auch dort arbeitet der 32-Jährige an Verbesserungen der MALDI-MSI-Technik.

Die Technik findet auch in anderen Forschungsgebieten Anwendung, so bei einem der Leuchtturm-Projekte der Krebsforschung im Vereinigten Königreich (Cancer Research UK); Ziel ist hier eine Art „Google Earth of Cancer“. Verschiedene Methoden aus den Lebenswissenschaften werden kombiniert, um die molekulare Zusammensetzung in Tumorgewebe zu untersuchen und so ein besseres Verständnis der Veränderungen in krankhaftem Gewebe zu gewinnen.