DE10027120A1 - Probenträger für Massenspektrometer - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Probenträger, der mit Metall- oder Glasträgern beschickt wird. Diese Anordnung dient zur Analyse von DNA-Arrays im MALDI-TOP Massenspektrometer.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Probenträger für Massenspektrometer, insbesondere für MALDI-TOF Mas­ senspektrometer.

Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of- flight Massenspektrometrie (MALDI-TOF) hat die Analytik von Biomolekülen revolutioniert (Karas, M. & Hillenkamp, F., Anal. Chem. 60, 2299-2301 (1988)).

Die üblicherweise für MALDI-TOF Massenspektrometrie ver­ wendeten Probenträger aus Metall, die für einzelne Pro­ ben, oftmals 26 oder 100 Proben oder neuerdings auch für 384 Proben ausgelegt werden, sind meist so geartet, dass die Probe zusammen mit einer Matrix, meist einer organi­ schen Säure, unmittelbar auf ihre Position auf dem Pro­ benträger aufgebracht wird. Bei ihnen handelt es sich im wesentlichen um plane Metallplatten. Die von der Firma Bruker neuerdings vertriebenen Probenträger mit 384 Pro­ benpositionen entsprechen in ihrem Raster und ihren Abma­ ßen einer Mikrotiterplatte. Für die unmittelbare Verwen­ dung von Biochips (Oligomer-Arrays) im Massenspektrometer sind diese Probenträger nicht geeignet, da dabei eine Im­ mobilisierung von Oligonukleotiden erforderlich ist, die an einem Probenträger nur mit erheblichem Aufwand möglich ist.

Verwendete Probenträger für die Immobilisierung auf einer Oberfläche besitzen eine metallische, mit Glas beschich­ tete oder chemisch modifizierte Oberfläche (WO 99/29898). Der Nachteil dieser Oberflächen ist, dass die Beschich­ tung für hochsensitive Analytik nicht besonders gleichmä­ ßig ist. Ferner ist die Beschichtung in der Regel entwe­ der sehr arbeitsaufwendig und/oder kostenintensiv. Me­ tallträger mit Glasbeschichtung sind bekannt, dienen je­ doch eher zum Schaffen einer besonders glatten Oberflä­ che, um kritische Kalibrierungsprobleme zu lösen.

Biochips werden dagegen häufig im Objektträgerformat ver­ wendet. Meist genügen wenige chemische Modifizierungs­ schritte, um die Glasoberfläche eines herkömmlichen Ob­ jektträgers, wie er auch für die Mikroskopie verwendet wird zu aktivieren, so dass vorzugsweise eine kovalente chemische Bindung zu aufgebrachten Sondenoligonukleotiden möglich ist, die in einem vorgegebenen Raster auf der Oberfläche des Objektträgers liegen.

Eine Übersicht über den Stand der Technik in der Oligomer Array Herstellung lässt sich aus einer im Januar 1999 er­ schienenen Sonderausgabe von Nature Genetics (Nature Ge­ netics Supplement, Volume 21, January 1999), der dort zi­ tierten Literatur und dem US-Patent 5994065 über Methoden zur Herstellung von festen Trägern für Zielmoleküle wie Oligonukleotide bei vermindertem nichtspezifischem Hin­ tergrundsignal entnehmen.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende techni­ sche Problem war somit, dass für die Verwendung von Bio­ chips im Massenspektrometer keine technologische Kompati­ bilität in Material und Form gegeben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Proben­ träger zu schaffen, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Probenträger, der das Einbringen von herkömmlichen Biochips im Objektträgerfor­ mat in ein kommerzielles MALDI-Massenspektrometer er­ laubt.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein Probenträger für Massenspektrometer, insbesondere für MALDI-TOF Massenspektrometer, bestehend aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material geschaffen wird, wel­ cher dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser Probenträger mindestens eine Aussparung zur Aufnahme von Trägern für biologische Proben aufweist.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es dabei, dass die Ausspa­ rungen in ihren Abmessungen handelsüblichen Objektträgern entsprechen. Besonders bevorzugt ist es, dass die Abmes­ sungen in der Länge zwischen 75 und 130 mm, in der Breite zwischen 25 und 100 mm und in der Höhe zwischen 2 und 20 mm betragen.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Probenträger, wobei mindestens ein Träger für biologische Proben darauf ange­ ordnet ist. Dabei ist es bevorzugt, dass die Träger für biologische Proben handelsüblichen Objektträgern entspre­ chen. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Abmessungen der Träger für biologische Proben zwischen 72 und 78 mm in der Länge, 22 bis 28 mm in der Breite und 0,5 bis 2 mm in der Höhe liegen. Bevorzugt ist dabei auch, dass der Trä­ ger für biologische Proben aus Metall besteht.

Äußerst bevorzugt ist es, dass der Träger für biologische Proben aus einem nichtleitenden Material und/oder Glas besteht.

Ganz besonders bevorzugt ist es, dass auf dem Träger für biologische Proben DNA-Fragmente oder Oligonukleotide in einem rechtwinkligen oder hexagonalen Muster aufgebracht sind.

Erfindungsgemäß ist es ferner, dass die Befestigung zwi­ schen dem Probenträger und dem Träger für biologische Proben mittels doppelseitigem Klebeband, Schrauben, Fe­ dern, Schnappverschlüssen, Drahtbügeln und/oder Schienen erfolgt.

Außerdem ist bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Proben­ träger im Format einer Mikrotiterplatte entspricht. Ins­ besondere bevorzugt ist ein Probenträger in den Abmessun­ gen von ca. 123 mm × 82 mm × 9,5 mm.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Probenträgers nach einem der voran­ stehenden Ansprüche zur Analyse von Polymorphismen und/oder DNA-Methylierung in DNA-Proben.

Die vorliegende Erfindung beschreibt somit einen Proben­ träger für MALDI-Massenspektrometer. Dieser Probenträger besteht aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugs­ weise Stahl oder Aluminium. In dem Probenträger befinden sich Aussparungen, die zur Aufnahme von Platten dienen, die entweder auch aus Metall oder aber aus Glas oder Si­ licium sein können. Der Erfindung liegt zudem die überra­ schende Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche Objektträ­ ger in ein solches Massenspektrometer eingebracht werden können, ohne dass die fehlende Leitfähigkeit des Glasträ­ gers dem Messergebnis signifikant abträglich ist. Die Proben befinden sich auf den Platten, die in den Proben­ träger eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind daher insbesondere Proben­ träger, auf welchen Träger für biologische Proben aufge­ bracht bzw. befestigt sind, die aus nicht metallischen und/oder nicht leitenden Materialien bestehen. Ganz be­ sonders bevorzugt sind dabei Träger für biologische Pro­ ben aus Glas.

Beschrieben wird ein Probenträger für ein MALDI-TOF Spektrometer bevorzugt aus Metall, der Aussparungen zur Aufnahme von 1-5 Platten aufweist, die vorzugsweise in ihren Abmaßen handelsüblichen Objektträgern entsprechen. Vorzugsweise liegen die Abmessungen des Probenträgers in der Länge zwischen 75 und 130 mm, in der Breite zwischen 25 und 100 mm und in der Höhe zwischen 2 und 20 mm. Be­ sonders bevorzugt liegen die Abmessungen der Platten, die aus Glas, Silicium oder Metall sein können, bei 72-78 mm × 22-28 mm × 0,5-2 mm. Dies entspricht den Abmessungen handelsüblicher Objektträger, deren genaue Maße auch im internationalen Vergleich variabel sind.

In einer bevorzugten Variante werden die Platten mit ei­ nem doppelseitigen Klebeband auf dem Probenträger befes­ tigt. In einer weiteren, besonders bevorzugten Variante erfolgt die Befestigung mit Schrauben, Federn, Schnapp­ verschlüssen, Drahtbügeln oder Schienen.

Der Probenträger wird bevorzugt für Matrix-assistierte Laser Desorptions/Ionisations Massenspektrometrie (MALDI- TOF) verwendet, die mit 384 definierten Positionen pro Probenträger arbeitet und daher einem Probenträger im Format einer Mikrotiterplatte (ca. 123 mm × 82 mm × 9,5 mm) entspricht.

Die Platten, die bevorzugt als Biochips (Oligomer-Arrays) fungieren und daher immobilisierte Oligonukleotide tra­ gen, können separat vom Probenträger beispielsweise in Hybridisierungsexperimenten verwendet werden, wie sie für Oligomer-Arrays Stand der Technik sind. Eine Behandlung der Oberfläche des eigentlichen Probenträgers, der nur die Platten aufnimmt, unterbleibt. Hybridisierungsproduk­ te müssen nicht mehr auf den Probenträger transferiert werden, sondern können direkt auf der vorgegebenen Ober­ fläche der eingesetzten Platten untersucht werden.

Die DNA-Fragmente oder Oligonukleotide, die man vorzugs­ weise auf die Oberfläche aufbringt, sind in einem recht­ winkligen oder hexagonalen Muster angeordnet.

Die aufwendige Beschichtung der Oberflächen entfällt, da die kostengünstigen Glasträger die gleiche Funktion haben bei gleichmäßigerer Oberfläche. Beschichtete Gläser der benötigten Art für die vorliegende Erfindung sind im Ge­ gensatz zu beschichteten Metallträgern am Markt erhält­ lich, was einen weiteren wesentlichen Vorteil darstellt.

Bevorzugt wird der Probenträger zur Analyse von Poly­ morphismen und/oder DNA-Methylierung in DNA-Proben ver­ wendet.

In der Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenträgers dargestellt. Der erfin­ dungsgemäße Probenträger P aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material für das MALDI-TOF Gerät (BIFLEX III BT 1903, Bruker Analytical Systems) kann vorzugsweise mit 1 bis 3 Glasträgern G beschickt werden. Diese haben eine Größe von 76 mm × 25 mm × 1 mm.

Claims (13)

1. Probenträger für Massenspektrometer, insbesondere für MALDI-TOF Massenspektrometer, bestehend aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, dadurch ge­ kennzeichnet, dass dieser Probenträger mindestens ei­ ne Aussparung zur Aufnahme von Trägern für biologi­ sche Proben aufweist.

2. Probenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen in ihren Abmessungen handelsüb­ lichen Objektträgern entsprechen.

3. Probenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Aussparungen in der Länge zwischen 75 und 130 mm, in der Breite zwischen 25 und 100 mm und in der Höhe zwischen 2 und 20 mm betragen.

4. Probenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Träger für biologische Proben darauf angeordnet ist.

5. Probenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger für biologische Proben handelsübli­ chen Objektträgern entsprechen.

6. Probenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Träger für biologische Pro­ ben zwischen 72 und 78 mm in der Länge, 22 bis 28 mm in der Breite und 0,5 bis 2 mm in der Höhe liegen.

7. Probenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger für biologische Proben aus Metall und/oder Silicium bestehen.

8. Probenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger für biologische Proben aus nicht lei­ tendem Material und/oder aus Glas bestehen.

9. Probenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger für biologische Proben DNA- Fragmente oder Oligonukleotide in einem rechtwinkli­ gen oder hexagonalen Muster aufgebracht sind.

10. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung zwischen dem Probenträger und dem Träger für biologische Pro­ ben mittels doppelseitigem Klebeband, Schrauben, Fe­ dern, Schnappverschlüssen, Drahtbügeln und/oder Schienen erfolgt.

11. Probenträger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser im Format einer Mikrotiterplatte entspricht.

12. Probenträger nach Anspruch 11 in den Abmessungen von ca. 123 mm × 82 mm × 9,5 mm.

13. Verwendung eines Probenträgers nach einem der voran­ stehenden Ansprüche zur Analyse von Polymorphismen und/oder DNA-Methylierung in DNA-Proben.