Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin
Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin

Targeted Metabolomics

LC-MS/MS- basierte Metabolomanalyse

Detailansicht eines HPLC-Geräts.
© Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr
Das Metabolom umfasst die Gesamtheit aller kleinen Moleküle, die in den verschiedenen Kompartimenten eines Organismus vorkommen.

Wir bieten eine standardisierte und hochdurchsatzfähige quantitative Metabolomanalyse mittels LC-MS/MS an. Dafür finden kitbasierte Prozesse Anwendung, welche folgende Vorteile bieten:

  • Hohe Analytabdeckung durch die Bestimmung von mehr als 1800 Metaboliten aus verschiedenen biochemischen Substanzklassen pro Probe.
  • Hoher Probendurchsatz, der die Analyse von mehr als 600 Proben innerhalb von zwei Wochen ermöglicht.
  • Erfordert geringe Probenvolumina – ideal für wertvolle (prä-)klinische Studienproben.
  • Anwendungsmöglichkeiten in unterschiedlichen Matrixarten wie Plasma, Serum, Urin, Fäkalien und Gewebeproben verschiedener Spezies wie Ratten, Mäuse, Menschen usw.
  • FAIR-konforme standardisierte Datenverarbeitung mit Datenlieferung in einem bearbeitbaren Excel-Format, das die Übertragung zur Datenauswertung erleichtert.

Wir sind ein von Biocrates® zertifiziertes Labor aber bieten zusätzlich Analysen mit den MTX Kits (MetabolomiX) an – ganz nach den Anforderungen Ihres Projekts.

NMR-Spektroskopie-basierte Metabolomanalyse

Targeted Metabolomics Ablauf
© Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr
Die Zahl der Metaboliten in jedem Organismus ist riesig und ihre Gesamtheit kann nicht mit einer einzigen Analysemethode erfasst werden.

NMR erfasst prinzipiell alle NMR‑aktiven Kerne einer Probe, ordnet sie im Molekül zu und ist intrinsisch quantitativ. Wir bieten einen standardisierten Ablauf für eine NMR-gestützte Metabolomanalyse an: 
 

  • Vollständige quantitative Bestimmung von mehreren hundert Metaboliten aus verschiedenen biochemischen Stoffklassen.
  • Anwendbarkeit auf verschiedene Körperflüssigkeiten wie Plasma, Serum, Urin, CSF sowie Gewebsextrakten.
  • Zerstörungsfreie Probenanalyse mit hoher Reproduzierbarkeit.

Hierfür können wir auf die Workflows von Bruker und lifespin zurückgreifen – ganz nach den Anforderungen Ihres Projekts. 

1. Bruker IVDr (B.I.) Analyse-Pakete: 

  • B.I.Quant-PS - Quantifizierungsverfahren für menschliches Plasma und Serum
  • B.I.LISA – Lipoprotein-Subklassenanalyse für menschliches Plasma und Serum
  • B.I.Quant-UR ex - Erweiterte Quantifizierungsmethode für menschlichen Urin


2. lifespin CLOUD connection and R&D support including lifespin’s Human Profiles Database:

  • lifespin MetaboPRO liefert sämtliche Bloodscanner- und lipoPRO-Parameter und ermöglicht eine Bewertung des aktuellen Stoffwechselstatus, mit Fokus auf fünf zentrale Gesundheitsbereiche (Diabetes/metabolisches Risiko, Herz-Kreislauf, Entzündung, Nieren- und Leberfunktion). Grundlage dabei ist der Vergleich individueller Metabolom-Profile mit relevanten Datenbankeinträgen sowie wissenschaftlicher Fachliteratur.
  • lifespin Bloodscanner ermöglicht eine quantitative Bestimmung kleiner Metabolite im humanen Serum – eine Momentaufnahme des aktuellen Metabolitenstatus, inklusive Referenzwerte und eines gesundheitlichen Leitfadens („Health Compass“).
  • lifespin lipoPRO erlaubt eine erweiterte Analyse von Lipoprotein Haupt- und Subklassen für menschliche Serumproben, einschließlich Partikelgrößen und grundlegender Risikobewertung.
  • lifespin‘s data analysis services basiert auf der lifespin Datenbank mit bis zu 250.000+ menschlichen Metabolitenprofilen.

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Ihr Ansprechpartner für Bio- und Umweltanalytik

Sven Schuchardt

Contact Press / Media

Dr. Sven Schuchardt

Abteilungsleiter Bio- und Umweltanalytik

Telefon +49 511 5350-218

Publikationen

Emwas, A. H., Zacharias, H. U., Alborghetti, M. R., Gowda, G. A. N., Raftery, D., McKay, R. T., Chang, C. K., Saccenti, E., Gronwald, W., Schuchardt, S., Leiminger, R., Merzaban, J., Madhoun, N. Y., Iqbal, M., Alsiary, R. A., Shivapurkar, R., Pain, A., Shanmugam, D., Ryan, D., Roy, R., Schirra, H. J., Morris, V., Zeri, A. C., Alahmari, F., Kaddurah-Daouk, R., Salek, R. M., LeVatte, M., Berjanskii, M., Lee, B., Wishart, D. S. (2025). "Recommendations for sample selection, collection and preparation for NMR-based metabolomics studies of blood." Metabolomics 21(3): 66. doi: 10.1007/s11306-025-02259-7 https://link.springer.com/article/10.1007/s11306-025-02259-7 - Open Access

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Waschina, S., Harris, D., Starke, S., Homeister, L., Schuchardt, S., Tran, F., Verstockt, B., Ananthakrishnan, A., Vermeire, S., Rosenstiel, P., Schreiber, S., Aden, K. (2025). "DOP019 Reduced Gut Microbial Amino Acid Auxotrophies and Enhanced Tryptophan Degradation in Inflammatory Bowel Disease." Journal of Crohn's and Colitis 19(Supplement_1): i122-i123. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjae190.0058 https://academic.oup.com/ecco-jcc/article/19/Supplement_1/i122/7967042  

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Zararsiz, G. E., Lintelmann, J., Cecil, A., Kirwan, J., Poschet, G., Gegner, H. M., Schuchardt, S., Guan, X. L., Saigusa, D., Wishart, D., Zheng, J., Mandal, R., Adams, K., Thompson, J. W., Snyder, M. P., Contrepois, K., Chen, S., Ashrafi, N., Akyol, S., Yilmaz, A., Graham, S. F., O'Connell, T. M., Kalecky, K., Bottiglieri, T., Limonciel, A., Pham, H. T., Koal, T., Adamski, J., Kastenmuller, G. (2024). "Interlaboratory comparison of standardised metabolomics and lipidomics analyses in human and rodent blood using the MxP((R)) Quant 500 kit." bioRxiv doi: 10.1101/2024.11.13.619447 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.13.619447v1 - Preprint im Repositorium – Open Access

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Mohn, N., Hounchonou, H. F., Nay, S., Schwenkenbecher, P., Grote-Levi, L., Al-Tarawni, F., Esmailezadeh, M., Schuchardt, S., Schwabe, K., Hildebrandt, H., Thiesler, H., Feuerhake, F., Hartmann, C., Skripuletz, T., Krauss, J. K. (2024). "Metabolomic profile of cerebrospinal fluid from patients with diffuse gliomas." Journal of Neurology 271(10): 6970-6982. doi: 10.1007/s00415-024-12667-9 https://link.springer.com/article/10.1007/s00415-024-12667-9 - Open Access

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Harris, D. M. M., Szymczak, S., Schuchardt, S., Labrenz, J., Tran, F., Welz, L., Grasshoff, H., Zirpel, H., Sumbul, M., Oumari, M., Engelbogen, N., Junker, R., Conrad, C., Thaci, D., Frey, N., Franke, A., Weidinger, S., Hoyer, B., Rosenstiel, P., Waschina, S., Schreiber, S., Aden, K. (2024). "Tryptophan degradation as a systems phenomenon in inflammation - an analysis across 13 chronic inflammatory diseases." EBioMedicine 102: 105056. doi: 10.1016/j.ebiom.2024.105056 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352396424000914?via%3Dihub - Open Access

Beller, S., Grundmann, S. M., Pies, K., Most, E., Schuchardt, S., Seel, W., Simon, M. C., Eder, K., Ringseis, R. (2024). "Effect of replacing soybean meal with Hermetia illucens meal on cecal microbiota, liver transcriptome, and plasma metabolome of broilers." Poultry Science 103(5): 103635. doi: 10.1016/j.psj.2024.103635 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032579124002141?via%3Dihub

Wacker, M., Neu, F., Schuchardt, S., Pessler, F., Awad, G., Wippermann, J. (2024). "Altered Plasma Metabolites and Deficit in Carnitine System in Patients with Coronary artery Disease Undergoing On-Pump CABG Surgery." The Thoracic and Cardiovascular Surgeon 72. doi: 10.1055/s-0044-1780618 https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/s-0044-1780618 - Abstract

Ringseis, R., Marschall, M.J.M., Grundmann, S.M., Schuchardt, S., Most, E., Gessner, D.K., Wen, G., Eder, K. (2023): Effect of Hermetia illucens Fat, Compared with That of Soybean Oil and Palm Oil, on Hepatic Lipid Metabolism and Plasma Metabolome in Healthy Rats. Animals, 13:3356. https://www.mdpi.com/2076-2615/13/21/3356

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Luo, Y., Möhn, N., Al-Mekhlafi, A., Schuchardt, S., Skripuletz, T., Sühs, W., et al. (2020): Targeted metabolomic profiling of cerebrospinal fluid from patients with progressive multifocal leukoencephalopathy. In: PLoS ONE. 15(11): e0242321. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0242321