Nederland - Instrumenten voor metingen - Vrijwillige transparantie vooraf: Hoge resolutie massaspectrometrie (HRMS) systeem met MALDI Imaging voor identificatie en ruimtelijke lokalisatie van (bio)moleculen

Shared Research Facilities (SRF) van Wageningen University & Research (WUR) maakt geavanceerde onderzoeksfaciliteiten beschikbaar voor onderzoekers van binnen en buiten de WUR. De apparatuur wordt geplaatst bij groepen die de apparatuur veel gebruiken, daarbij expertise opbouwen, en vervolgens het gebruik van de apparatuur voor of door anderen faciliteren. Het Laboratorium voor Organische Chemie (ORC) van de WUR heeft bij SRF een verzoek gedaan voor investering in het eerder genoemde hoge resolutie massa spectrometrie (HRMS) systeem met MALDI imaging. Binnen ORC wordt divers onderzoek verricht in verschillende onderzoeksrichtingen met een grote diversiteit aan verschillende stoffen die zijn gesynthetiseerd voor oppervlaktechemie, polymeren, antilichamen, peptiden, chirale stoffen en metaalcomplexen die met HRMS gekarakteriseerd moeten worden. Daarnaast wordt veel onderzoek gedaan naar metabolieten in planten en voedsel, waarvoor het belangrijk is om deze te kunnen karakteriseren met HRMS. Omdat we zeer complexe monsters analyseren, willen we de HRMS kunnen gebruiken met chromatografische (liquid chromatography; LC) scheiding en is daarom een ESI-bron, naast een MALDI source een vereiste. Voor een deel van onze onderzoekslijn richten we ons op kleine moleculen, we bedoelen moleculen met een massa tot 2000 Da, waarbij het zwaartepunt in het massabereik van 100-1000 Da. Aangezien er ook gewerkt wordt met peptiden en polymeren zou een grotere massa range tot 5000 van toegevoegde waarde zijn. Daarnaast wil ORC, samen met andere leerstoelgroepen in Wageningen, het spectrum van toepassingen in haar onderzoek verbreden door een onderzoekslijn te starten op het gebied van MS-imaging, waardoor informatie kan worden verkregen over de ruimtelijke verdeling van moleculen binnen een monster en de selectiviteit van HRMS (in vergelijking met microscopietechnieken) behouden blijft. Eén van de uitdagingen in MS (beide LC- en MALDI-MS) analyse van kleine moleculen is de identificatie van individuele moleculen in complexe mengsels. Identificatie van kleine moleculen vereist (i) nauwkeurige bepaling van de massa’s (accurate mass) van deze moleculen om hun elementaire compositie en isotopenpatronen te bepalen, (ii) gebruik van een gestandaardiseerde MS/MS methode om (sub)structurele elementen te identificeren en om te matchen met spectrale bibliotheken en (iii) zeer gevoelige detectie over grote dynamische range om zelfs stoffen die in lage hoeveelheden aanwezig zijn te detecteren. Daarnaast is het vanwege de complexiteit van de monsters een vereiste dat de MS beschikt over een hoge massaresolutie (≥ 150,000 bij FWHM). Binnen onze afdeling werken studenten en onderzoekers na introductie zelfstandig met de apparatuur. Daarom is het van belang dat massakalibratie makkelijk en snel verloopt en met behulp van een lockspray of interne calibratie langdurig stabiel blijft zonder tussenkomst van de gebruiker. Omdat het om complexe apparatuur gaat die jaarlijks preventief onderhoud nodig heeft en mogelijk monteur bezoek om opgetreden complicaties te verhelpen is het wenselijk leverancier een vestiging heeft in de Benelux om hierin te kunnen voorzien. De zeer vereenvoudigde basisvereisten voor het systeem zijn hierboven benoemd in punten (i)-(iii). Om volledig te kunnen voldoen aan de behoeften van ORC, SRF en andere gebruikers van binnen en buiten de WUR is het van belang dat het HRMS systeem een uitgebreid specifiek eisenpakket vervult. Dit specifieke eisenpakket wordt in detail beschreven in Appendix B. Compatibiliteit met de infrastructuur die al aanwezig is bij ORC is essentieel. Daarom moeten het HRMS systeem in de beschikbare ruimte passen die nu aanwezig is Daarom zijn de maximale dimensies het MALDI-HRMS systeem l × b × h = 250 × 100 × 180 cm om te garanderen dat de apparatuur in deze ruimte past. De HRMS moet compatibel zijn met de DESI (DESI XS)-bron die al aanwezig is op de campus en binnen SRF om Imaging MS-experimenten uit te voeren met een andere ionenbron. Daarnaast moet de HRMS compatibel zijn met het LC-systeem dat al aanwezig is in het ORC-lab (from Agilent) via master/slave trigger. De door het gereedschap geproduceerde bestanden (.raw) moeten gemakkelijk converteerbaar zijn naar open source formaat (imzml) en zonder informatie te verliezen. Dit is essentieel om het gebruik van open source software voor het verwerken van MS-beeldvormingsgegevens (bijv. Metaspace) en ook die verkregen in LC-HRMS modus (bijv. MSdial, MZmine) mogelijk te maken.