Risiinitoksiinin näytteenkäsittelymenetelmät LC-MS tunnistusta varten

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Risiini on risiinikasvin (Ricinus communis) siemenissä esiintyvä erittäin toksinen proteiini, joka estää solujen proteiinisynteesin. Risiinitoksiinia pidetään potentiaalisena aineena biologiseen uhkailuun tai -terrorismiin. Myrkyllisyytensä ja yksinkertaisen valmistuksen sekä raaka-aineiden helpon saatavuuden vuoksi, uhka risiinitoksiinin käytöstä terrorismin yhteydessä onkin kasvanut viime vuosikymmenten aikana. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää CBRN-kenttälaboratorion olosuhteisiin soveltuva nopea ja yksinkertainen näytteenkäsittelymenetelmä risiinitoksiinin puhdistamista varten ennen näytteiden LC-MS-analysointia. Tutkimusmenetelmät: Tutkimuksessa verrattiin kolmen eri affiniteettikromatografiamatriisin tehokkuutta risiinitoksiinin puhdistamisessa risiinijauhenäytteistä sekä maitonäytteistä. Tämän lisäksi tutkimuksessa vertailtiin kahta erilaista risiinin trypsinisointimenetelmää ja niiden vaatimaa digestioaikaa ennen näytteiden LC-MS-analysointia. Tutkimustulokset: Työssä käytetyistä kromatografiamenetelmistä galaktoosimatriisi puhdisti risiinitoksiinia tehokkaimmin, mutta sen avulla ei ollut mahdollista erottaa toksiinia siementen sisältämästä agglutiniinista. Glukoosimatriisi puolestaan ei sitonut agglutiniinia, mutta myös sen toksiinin puhdistuskapasiteetti oli pienempi. Trypsinointimenetelmistä Trypsin spin column -menetelmä oli tulosten mukaan tehokkaampi ja vaadittu digestioaika oli lyhyempi. Johtopäätökset: Affiniteettikromatografia, jossa hyödynnetään risiinin lektiiniominaisuuksia sekä Trypsin spin column -trypsinisointimenetelmä soveltuvat hyvin käytettäväksi risiinitoksiinin esikäsittelymenetelminä CBRN-kenttälaboratorion olosuhteissa. Lisätutkimuksia kuitenkin vaaditaan näiden menetelmien tehokkuuden optimoimiseksi. Sample treatment methods for ricin toxin LC-MS analysis Background and aims: Ricin is a highly toxic protein found in the seeds of Ricinus communis. The toxin inhibits cell s protein synthesis. Ricin is a potential biothreat agent because of its toxicity, easy production and worldwide availability of the raw materials. It has been associated with several bioterrorism incidents in recent years. The aim of this study is to develop a fast and easy to use method for ricin toxin purification in CBRN-field laboratory conditions, that could be used before conducting LC-MS-analysis. Methods: Three different affinity chromatography methods were compared in this study to purify ricin toxin from ricin powder and milk samples. In addition, two different ricin toxin trypsinization methods and their digestion times were compared before LC-MS-analysis. Results: From the chromatography methods used, galactose matrix was the most efficient method to purify ricin even though matrix couldn t separate ricin toxin from agglutinin. Glucose matrix didn t bind agglutinin but its capacity to purify ricin was much smaller. From the trypsinization methods used, Trypsin spin column was more effective method and it needed shorter digestion time than the traditional trypsinization. Conclusion: Affinity chromatography, which uses ricin toxin s lectin properties and Trypsin spin column -trypsinization method suit well in the CBRN-field laboratory conditions. However, both methods should be further studied to optimize their effectiveness and the sample treatment methods needed