Utfordringer og nitidig detektivvirksomhet
Det er egentlig ingen teknologiske begrensninger på størrelsen av molekylene som kan analyseres, men instrumentinnstillinger og prøvepreparering gjør at man ikke kan analysere småmolekylære metabolitter som aminosyrer, karbohydrater, nukleotider, lipider m.m. (metabolomikk) samtidig med store molekyler som f.eks. proteiner (proteomikk). Metabolomikk ser typisk på molekyler godt under 2 000 Da. Det er i dette størrelsesområdet vi stort sett finner substratene, intermediatene og sluttproduktene i de myriadene av biokjemiske reaksjoner som sikrer normal funksjon av kroppens celler og vev.
Utfordringen går mer på at de ulike metabolittene kan ha svært ulike fysiske og kjemiske egenskaper som gjør det umulig å ekstrahere og analysere alle metabolittene i en prøve med ett eneste oppsett for prøvepreparering og analysering. Små vannløselige molekyler og store lipider krever ulike betingelser for å kunne påvises. Med ett optimalisert oppsett kan man imidlertid påvise de fleste vannløselige, og også svært mange fettløselige, metabolitter (3). For analysering av et mest mulig komplett metabolom er det nødvendig også med et spesialoppsett for de mest hydrofobe metabolittene (lipidomikk).
Massespektrometrene til metabolomikk er meget sensitive og har et svært stort lineært konsentrasjonsområde. Metoden takler stort sett godt at noen molekyler finnes i meget lave konsentrasjoner og andre i svært høye. I motsetning til de fleste laboratorieundersøkelser som gir svar med eksakte konsentrasjoner, benytter metabolomikk relativ kvantifisering og arealer av massespektrometritopper. I tillegg er det utfordringer knyttet til å sammenlikne resultater mellom analyseserier.
Den største utfordringen for øyeblikket er likevel å sikre korrekt identifisering av metabolittene. Til dette brukes store internasjonale biblioteker med massespektere. Det er mange molekyler med samme kjemiske summeformel (molekylers atomsammensetning som gir identisk molekylvekt), så presis molekylvekt alene er sjelden nok for molekylær identifikasjon. Fragmenteringsmønstrene kan heller ikke alltid gi sikker identifikasjon, da dette fingeravtrykket er avhengig av kollisjonsenergien som er benyttet. I tillegg benyttes ulike kromatografiinnstillinger, slik at heller ikke tidspunktet for når metabolitten kommer til detektoren (retensjonstid) i særlig grad kan benyttes til identifisering. Dette gjør sikker identifisering til et krevende puslespillarbeid.
Heldigvis blir dataprogrammer og databaser stadig bedre, og man kan bygge opp interne biblioteker i eget laboratorium basert på kommersielt tilgjengelige metabolitter med sikker identitet. Selv har vi et bibliotek som nærmer seg tusen av de viktigste metabolittene. Dette gjør at vi raskt kan identifisere disse med høyeste grad av sikkerhet i enhver prøve vi analyserer.