A: Bildgebende MALDI Massenspektrometrie
Die Bildgebende MALDI-Massenspektrometrie (kurz MALDI-MSI) wird von uns zusammen mit nationalen und internationalen Kooperationspartnern aus der Universität, Klinik und der Industrie weiterentwickelt.
Unsere Projekte umfassen die physikalische und physikochemische Grundlagenforschung genauso wie instrumentelle Innovationen und neuartige Anwendungen der verbesserten Methodiken in der biomedizinischen Forschung.
Unsere Methodenentwicklungsprojekte umfassen u.a.:
- die Entwicklung von Nachionisationsverfahren (z. B. zur laserbasierten MALDI-2) zur Steigerung der Ionenausbeuten und Absenkung der Nachweisgrenzen
- die Entwicklung der transmission-mode (t-MALDI-) MSI zur Verbesserung der räumlichen Auflösung in den unteren bis Sub-Mikrometer-Bereich
- die direkte Kopplung der MALDI-MSI mit optischer und spektroskopischer Bildgebung, u. a. für eine korrelative Einzelzellanalytik
- die Entwicklung von Segmentierungsstrategien
- die Weiterentwicklung der mikrobiellen MALDI-MSI
- die Entwicklung verbesserter Probenpräparationsprotokolle für diese und weitere Forschungsfragen
Eng damit verknüpft sind eine Reihe von Grundlagenstudien, u. a.:
- zum besseren Verständnis der MALDI-2-Prozesse und zur Beschreibung der Ausbreitungsdynamiken laserinduzierten Teilchenwolken
- zur Charakterisierung der MALDI-Matrixpräparationen auf Gewebeschnitten, z. B. in Abhängigkeit des unterliegenden Probenmaterials
Unsere stärker anwendungsorientierten Projekte umfassen u. a.:
- die Differenzierung von Einzelzellen in Zellkulturen und in Gewebeschnitten (z. B. Neutrophile in Tumoren und in bakteriell infizierten Geweben) auf molekularer Basis
- die ortsaufgelöste chemische Analyse von mikrobiellen Biofilmen zur Darstellung bakterieller Multizellularität und von Botenstoffen
- die verbesserte bildgebende Analytik von Pharmazeutika mittels MALDI-2
- die chemische Charakterisierung der Netzhaut mit Zelllagen-Auflösung zum besseren Verständnis von neurodegenerativen Augenkrankheiten und zur Unterstützung der Entwicklung möglicher neuer pharmakologischer Ansätze
B: Glykonjugate
Glykokonjugate (Glykoproteine, Glykolipide und freie Glykane) sind an einer Vielzahl biologischer Prozesse beteiligt und spielen dort eine zentrale Rolle. Beispielhaft seien die Zell-Zell-Interaktion, die korrekte Proteinfaltung, aber auch die Assoziation vieler Krankheitsbilder mit einer Veränderung der Glykosylierung genannt. Darüber hinaus stellt die Wechselwirkung von Pathogenitätsfaktoren (Bestandteile von Viren, Bakterien bzw. deren Toxine) mit Glykanstrukturen, die auf den Zelloberflächen des Wirts präsentiert werden, häufig einen Initialschritt des Infektionsgeschehens dar.
Daher ist die möglichst genaue Entschlüsselung der Struktur sehr komplex aufgebauter Glykokonjugate eine wesentliche Voraussetzung für das Verständnis einer Vielzahl von biologischen Prozessen.
Die Entwicklung von Methoden zur qualitativen und quantitativen Analyse von Glykokonjugaten und deren Anwendung auf aktuelle biomedizinische Fragestellungen stellen einen weiteren wesentlichen Schwerpunkt unserer Forschung dar.
In diesen Projekten werden hochempfindliche massenspektrometrische, immunchemische und chromatographische Methoden und Techniken genutzt. Unter anderem kommt ein Quadrupol-Flugzeit-Hybridinstrument, das die Möglichkeit zur Ionenmobilitätstrennung von Gasphasenionen bietet, zum Einsatz.