isotopetikettering

Isotopetikettering er en metode der atomer i et molekyl erstattes med isotoper av samme grunnstoff for å spore eller kvantifisere biologiske eller kjemiske prosesser. Forskjellen mellom stabile isotoper (for eksempel 13C, 15N, 2H) og radioaktive isotoper (for eksempel 14C, 32P, 18F) bestemmer bruksområde og sikkerhetsaspekter. Stabile isotoper brukes ofte for struktur- og kvantitativ analyse, mens radioaktive isotoper gir signaler for avbildning eller tidsavhengig måling i forskning eller kliniske settinger.

Metoder for isotopetikettering inkluderer innbygging av isotopmerkede forløpere under kjemisk syntese eller biosyntese, samt direkte inkorporering i proteiner, nukleinsyrer eller småmolekyler. I cellekulturer og organismer brukes stabile isotoper til å kartlegge metabolske baner og flux, mens radioaktive isotoper ofte brukes for sporing i kroppen eller for bildediagnostikk.

Analyse skjer vanligvis ved massespektrometri eller NMR når stabile isotoper er involvert; for radioaktive isotoper benyttes avbildningsteknikker som PET eller autoradiografi, avhengig av halveringstid og biologisk kontekst.

Anvendelser inkluderer proteomikk og metabolomikk, metabolsk fluxanalyse, legemiddelutvikling og farmakokinetikk, miljøstudier og klinisk bildediagnostikk. Eksempler på praksis inkluderer SILAC-metoden for proteinsporing og bruk av 13C- eller 15N-etikkede substrater i metabolittstudier; i medisinsk bildediagnostikk er isotopmerking sentral i PET med radioaktive glukoseanaloger.

Fordeler inkluderer nøyaktig kvantitet og mulighet for multiplexing med stabile isotoper, samt minimumsforstyrrelse av systemet. Begrensninger inkluderer kostnader, tilgjengelighet, dataanalysekompleksitet og, for radioaktive isotoper, sikkerhet og regulatoriske krav.