Diss. (sammanfattning) Uppsala : universitet, 2007. / Härtill 6 uppsatser.

Allt eftersom problemen med fossila ämnen blir mer tydliga dras industrins uppmärksamhet till trä som en förnybar råvara och energikälla. I Sverige finns stora resurser av barrträd, vilket har betytt mycket för landets ekonomi och kommer förmodligen att göra det i framtiden också. Ett stort problem vid nyplantering av barrträd är dock angrepp av skadeinsekter, som kan leda till att så mycket som 40 % av trädplantorna dör inom ett år. Nyligen har ett ämne som förekommer i barrträd, metyljasmonat, uppmärksammats för sina skyddande effekter. Då det är naturligt och helt bionedbrytbart har det föreslagits som ett miljövänligt alternativ till traditionella pesticider. För kommersialisering och vidare utveckling bör dock ämnets påverkan på trädet undersökas.  Vi undersökte sammansättningen av aminosyror i barken hos behandlade och obehandlade plantor med kapillärelektrofores. Metoden som användes visade sig dock ha dålig reproducerbarhet, vilket gjorde resultaten opålitliga. De tydde på att metyljasmonatbehandlingen inte ändrade sammansättningen dramatiskt, men det krävs en mer robust metod för att dra säkra slutsatser. Vi undersökte även förekomst och mängd av terpener i barkproverna med GC-MS. Fem stycken terpener karakteriserades: 3-karen, D-limonen, β-fellandren, geranyl linalool och thunbergol. Metoden visade god reproducerbarhet och tillförlitlighet, men mer data behövdes för att kunna dra slutsatser med statistisk säkerhet. Samtliga prover visade sig innehålla mätbara halter av 3-karen, β-fellandren och thunbergol. Resultaten antyder att koncentrationen av terpener överlag ökade efter metyljasmonatbehandling och detta var särskilt tydligt för β-fellandren. Det fanns anledning att tro att genetiska faktorer påverkade resultatet av behandlingen, då vissa kloner svarade starkare på behandlingen än andra.

Thisis an experimental study of lipid residues within the field of laboratoryarcheology. Pottery was made in a time like manner and used to cook grain and Icelandmoss and exposed to an organized biodegradation experiment inside an incubatorfor later analyzes with the GC-MS-method. Tests were also taken from pottery,grain and Iceland moss that had not been exposed for a biodegrading attempt.The grain is a domesticated cereal and the Icelandic moss fungi-alga mix. Thetest results showed mostly saturated fatty acids, sterols and monoacylglycerolsof saturated fatty acids. Within the laboratory archeology, ergosterol has beensuggested as a possible biomarker for yeast and alcohol fermentation. TheIceland moss contains ergosterol and is therefore relevant for the study whenit can be compared to archeological pottery that contains ergosterol. Theresults didn’t show any traces of ergostrol with the biodegraded pottery, butlow traces of cholesterol witch probably is contaminations from the handlingwith the pottery.

Syftet med denna studie var att utveckla en separations- och analysmetod för identifiering av icke-volatila substanser från strån och rötter av de gräsliknande växterna Cyperus rotundus och Panicum repens. För analysen användes högpresterande vätskekromatografi (HPLC) och ultrahögpresterande vätskekromatografi (UHPLC) med en opolär stationär fas (RP-HPLC) med ultraviolett ljus (UV) och elektrosprej masspektrometri detektion (ESI-MS). Proverna extraherandes med hjälp av ultraljuds assisterad extraktion (UAE) och koncentrerades med solid fasextraktion. Två olika metoder användes vid extraktionen antingen sänktes gräset i 10 ml acetonitril två gånger eller så direkt i 20 ml acetonitril. På grund av svårigheten att uppnå reproducerbarhet vid extraktion med samma metod kunde ingen slutsats om någon metods fördelar dras. Under utvecklingen av HPLC metoden testades två olika elueringsmedel metanol och acetonitril i kombination med MilliQ-vatten. Den slutgiltiga metoden börjar med en mobilfas innehållande 70% metanol och 30% vatten under 5 min för att sedan öka till 100% metanol under 10 minuter innan mobilfasen hålls vid 100% metanol under 25 minuter. Med UV-detektorn kräver identifikation av de okända komponenterna krävde kända referenser. Vidare undersökningar genomfördes därför med masspektrometri. Dock så var det begränsad tid kvar för undersökningar med MS så få körningar kunde genomföras, därav kunde inte analyterna analyseras tillräckligt för att kunna identifiera komponenterna från Cyperus rotundus. Vidare analyser med MS samt även kopplad MSMS där spektrum kan jämföras med en databas för identifikation skulle underlätta identifikationen. / The aim of this study is to develop an analysis method for the separation and identification of non-volatile substances from the Cyperus rotundus and- Panicum repens roots and shoots. For the analysis reversed phase high performance liquid chromatography (HPLC) and ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC) methods where used. First an UV detector was used in combination with the HPLC setup and in the later stages access to an electrospray ionization ion trap mass spectrometer was enabled for coupling to UHPLC. The samples were extracted with ultrasound assisted extraction (UAE) and the concentrated with solid phase extraction (SPE). Two different extraction methods were attempted one where the graminoid plants where submerged in 10 ml acetonitrile twice and the other with 20 ml directly. Due to the difficulty of reproducing result between different extraction batches no conclusion on whether either method is superior could be made. For the development of the HPLC method methanol or acetonitrile was used in combination with ultrapure (MilliQ) water. The final eluationprogram was 70% methanol and 30% MilliQ water for five minutes, increasing linearly over 10 minutes to 100% methanol and then running for 25 minutes. With the UV detector no identification was possible, so further investigations were performed with UHPLC-MS for analysis of the mass of the analytes. Due to time limitations only a few MS analyses on the Cyperus rotundus were performed, and only a few masses could be estimated. Further runs of the samples need to be performed in combination with coupled MSMS to be able to identify the analytes in the samples.

Masspektrometri (MS) är en analysmetod som indikerar provers kemiska sammansättning. Provernas innehåll fragmenteras och joniseras, varefter jonernas förhållande mellan massa och laddning (m/z) och sammanlagda intensiteter mäts i form av ett masspektrum. Tandem-masspektrometri (MS/MS eller MS2) innebär att prover utsätts för MS i två omgångar, där den första resulterar i s.k precursor-joner med skilda m/z och den följande MS omgången analyserar masspektrum från varje precursor-jon. MS2 leder till masspektrum med hög upplösning vilket är användbart vid analys av komplexa prover. Proteinsammansättning i biologiska prover är ett exempel på en typ av vetenskapligt- och kliniskt viktig provtyp samt en mycket komplex sådan. Analysmetoder där MS2 används för sådan analys kallas shotgun-proteomik, vilka tar hänsyn till det extremt stora antalet möjliga peptider genom att använda specifika algoritmer för databehandling. Målet är att identifiera peptid-spektrum matchningar (PSMs), d.v.s att uppskatta vilka peptider som gett upphov till de observerade MS2-spektrumen. I detta syfte används sökmotorer som uppskattar vilka peptider som bäst matchar de precursor-jonerna som för varje MS-spektrum, och bibliotekssökning där MS2-spektrum jämförs med dokumenterade MS2-spektrum som härstammar från diverse peptider för att hitta bäst matchning. I detta projekt utnyttjas en nyligen utvecklad algoritm, en spektrumprediktor, för att skapa en workflow där peptiders masspektrum predikeras utifrån PSMs som hittats av en sökmotor. Därefter jämförs predikerade spektrum med de experimentella spektrumen som användes av sökmotorn, och likheten mellan paren av spektrum räknas ut. Projektet har som mål att kombinera fördelarna med sökmotorer och med bibliotekssökning genom att använda de uträknade likheterna mellan spektrum för att öka antalet PSMs som kan identifieras för den experimentella datan. Genom att använda PSM post-processorn Percolator så kan den uträknade likheten mellan par av spektrum leda till fler PSM-identifikationer då likheten implementeras som features i Percolator. Resultaten av detta visar att Percolator kan identifiera PSMs utifrån features baserade på likhet mellan par av spektrum, varav vissa har q-värden under 0.01 och vissa inte kunde identifieras då Percolator användes i kombination med sökmotorn Crux. Om metoden kan förbättras genom att öka den genomsnittliga likheten mellan par av spektrum, samt om fler mått på likhet implementeras, så kan metoden som beskrivs i projektet bidra till att öka antalet PSM-identifikationer utifrån sökmotorresultat. / Mass spectrometry (MS) is an analysis method revealing chemical composition of samples by fragmenting and ionizing the sample contents and measuring the mass-to-charge ratio (m/z) and cumulative intensity of each produced ion as an ion mass spectrum. Tandem mass spectrometry (MS/MS or MS2) uses two round of MS, the first to produce a set of precursor ions with distinct m/z, and then sequentially analyzing the ionization pattern of each precursor ion with a second round of MS. For complex samples, MS2 provides vastly increased ability to resolve the sample contents. Protein contents of biological samples represents both a critically important analysis target and a highly complex sample type. Analysis of such samples using MS2 is known as shotgun proteomics. The vast number of possible peptides in these samples necessitates the use of specialized algorithms when interpreting MS2 results data which aim to find peptide-spectrum matches (PSMs) between spectra and peptides identities. This includes search engines that predict which peptides best match each MS2 precursor ion, as well as library searching which match known peptide spectra to the MS2 spectral data. This project uses a recent advancement in shotgun proteomics, spectrum predictors, in a workflow that predicts peptide fragment spectra based on peptide identities suggested by a search engine, and calculates spectral similarity between the predicted peptide spectra and the experimental spectra which were assigned these peptides. This method aims to combine the strengths of both search engines and library searching, and to use the similarity score between experimental and predicted spectra to increase the number of spectra that can be confidently matched to a peptide identity. This project utilizes the PSM post-processor Percolator to rescore PSMs after introducing predicted spectrum similarity as a feature of the PSMs. The results indicate that the predicted spectrum similarity score is able to identify additional PSMs when used as a Percolator feature, when compared to the default Percolator PSM features. When using a combination of three similarity scores as a Percolator feature set, a number of PSMs are identified with q-values below 0.01 which were not identified by the corresponding Crux followed by Percolator workflow. If the average spectral similarity of predicted- and experimental spectra can be increased, and additional effective similarity scores can be added, this workflow could provide a useful tool for increasing PSM identifications from search engine results.

Kroniska leversjukdomar utgör en stor utmaning för sjukvårdssystemen som idag inte kan möta det ökande behovet av levertransplantationer hos patienter som befinner sig i sjukdomens slutskedet. Nationella screeningsprogram för att tidigt upptäcka leversjukdomar har visat sig svåra att införa på grund av specificitetsproblem i kombination med en tidig och ofta asymptomatisk sjukdomsbild vilket gör leversjukdomar svårupptäckta. Detta i kombination med stora risker och kostnader som är förknippade med diagnostiska och prognostiska standardmetoder, såsom leverbiopsi, har gjort det komplicerat att upptäcka sjukdomen tidigt. Utvecklingen av tillförlitliga och minimalt invasiva metoder bör därför prioriteras för att minska transplantationsbehovet av leversjukdomspatienter. Denna studie syftar till att bidra till detta arbete genom att undersöka optimala biomarkörer för leversjukdom genom robusta kvantifieringsmetoder med klinisk potential. I detta examensarbete används riktad masspektrometri och tunga rekombinanta proteinstandarder för att identifiera och absolutkvantifiera 108 proteiner i 2 μL plasma från 245 patienter med leversjukdom samt friska individer. Diagnoserna är spridda över olika stadier och patienterna har olika sjukdomsprogression. Genom differentierad expressionsanalys av proteinnivåerna och vägledd maskininlärning har biomarkörpaneler för stratifiering av leverfibros tagits fram. Detta som en del av The Human Disease Blood Atlas, vars målsättning är att utforska sjukdomsassocierade proteinprofiler och bygga en öppen databas tillgänglig för forskare världen över. Dessa resultat erbjuder lovande vägar för förbättrad diagnostik och personligt anpassade behandlingsstrategier inom leversjukdomshantering. Strategin är kompatibel med teknologier som underlättar biomarkörupptäckt och minimalt invasiv provtagning. / Advanced liver disease poses significant challenges to healthcare systems, which cannot meet the needs of liver transplantation for end-stage liver disease patients. This can be mitigated by the early detection of chronic conditions. However, chronic liver disease tends to be asymptomatic in its early stages and current diagnostic and prognostic gold standard methods, such as liver biopsy, can be expensive and risky, discouraging population-wide screenings. Thus, the development of reliable and minimally invasive methods should be a priority to enhance liver disease patient outcomes. This study aims to contribute to this effort by investigating optimal liver disease biomarkers through robust quantification methods with translational potential. Here, targeted mass spectrometry and heavy recombinant peptide isotopes (SIS-PrEST) are employed for the identification and absolute quantification of more than 100 proteins in small amounts of plasma from over 300 liver disease patients, whose conditions have different etiologies and stages of disease progression. Through differential expression analysis and supervised machine learning, potential biomarker panels for liver disease etiologies and fibrosis levels are identified as part of the Human Disease Blood Atlas’s effort to explore disease-specific protein profiles and build an open-source database accessible to scientists worldwide. These findings offer promising avenues for improved diagnostics and personalized treatment strategies in liver disease management and the strategy is compatible with technologies that facilitate biomarker discovery and minimally disruptive sampling.

This paper aims to investigate the embalming process and the Balanites aegyptiaca from two pottery originated in ancient Egypt. The two objects were from Medelhavsmuseet in Stockholm. Samples were collected and analyzed with Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and Gas chromatography/mass spectrometry to identify which components the samples contained. The results show complex mixtures mainly consisting of resin origin from Pinaceae and the vegetable oils from the Balanites aegyptiaca.

A complicating factor for peptide identification by MS/MS experiments is the presence of “chimeric” spectra where at least two precursor ions with similar retention time and mass co- elute in the mass spectrometer. This results in a spectrum that is a superposition of the spectra of the individual peptides. These chimeric spectra make peptide identification more difficult, so chimeric detection tools are needed to improve peptide identification rates. GLEAMS is a learned embedding algorithm for efficient joint analysis of millions of mass spectra. In this work, we first simulate chimeric spectra. Then we present a deep neural network- based classifier that learns to distinguish between chimeras and pure spectra. The result shows that GLEAMS captures a spectrum’s chimericness, which can lead to a higher protein identification rate in samples or support biomarker development processes and the like. / En komplicerande faktor för peptididentifiering genom MS / MS- experiment är närvaron av “chimära” spektra eller “chimera”, där åtminstone två föregångare med liknande retentionstid och massa sameluerar in i masspektrometern och resulterar i ett spektrum som är en superposition av individuella spektra. Eftersom dessa chimära spektra gör identifieringen av peptider mer utmanande behövs ett detekteringsverktyg för att förbättra identifieringsgraden för peptider. I detta arbete fokuserade vi på GLEAMS, en lärd inbäddning för effektiv gemensam analys av miljontals masspektrum. Först simulerade vi chimära spektra. Sedan presenterar vi en ensembleklassificering baserad på olika maskininlärnings- och djupinlärningsmetoder som lär sig att skilja på simulerad chimera och rena spektra. Resultatet visar att GLEAM fångar “chimärheten” i ett spektrum, vilket kan leda till högre identifieringsgrad av protein samt ge stöd till utvecklingsprocesser för biomarkörer.

Det finns många biotekniska analys- och detekteringsmetoder. Metoderna används för identifiering och kvantifiering av biomarkörer. Denna studie har analyserat detekteringsmetoder i de fall där två hjärtspecifika biomarkörer används, troponin och kreatinkinas. Studien avsåg att först identifiera tillämpningsfrekvensen av detekteringsmetoder i Sverige samt internationellt. Vidare identifieras sambandet mellan avgörande parametrar i val av detekteringsmetod. Metoden gick ut på att först bestämma den mest frekventa detekteringsmetoden i Sverige med hjälp av en enkät som skickades till olika laboratorier, sedan studerades tidigare studier publicerade på olika internationella databaser. Studierna som tillämpades var på hjärtspecifika troponin och kreatinkinas för att identifiera val av detekteringsmetod, detekteringskaraktäristika och användarvänlighetsparametrar. Studiens resultat visade att nationellt finns det tre detekteringsmetoder som är de mest använda för identifiering av kreatinkinas: masspektrometri, elektrokemisk luminescence och spektrometri. Internationellt är den dominerande metoden däremot elektrokemisk luminescence. För troponin är den dominerande metoden nationellt: elektrokemisk luminescence och flödescytometri, medan internationellt: elektrokemisk luminescence. Elektrokemisk luminescence är i många fall en stark vinnare i tillämpningen. Ytterligare iakttogs korrelationskoefficienter mellan parametern för att identifiera det starkaste respektive svagaste sambandet. Avgörande parametrar i val av elektrokemisk luminescence, visar på flera samband. Elektrokemisk luminescence och kreatinkinas tilldelas en korrelationskoefficient nära ett för parametrar som volym och känslighet och en korrelationskoefficient nära minus ett för linjärt mätområde och volym, samt kostnad och minimummängd. Medan för troponin och elektrokemisk luminescence erhålls en korrelationskoefficient nära ett för parametrar som känslighet och kostnad och en koefficient nära minus ett för kostnad och tid. / There are many biotechnological analysis- and detection methods. The methods are used for identification and quantification of biomarkers. This study has analyzed detection methods incases where two heart-specific biomarkers are used, troponin and creatine kinase. The study was intended to first identify the application frequency of detection methods in Sweden and internationally. Then identify the relationship between crucial parameters in the choice of detection method. The method consisted of first determining the most frequent detection method in Sweden with the help of a questionnaire that was sent to different laboratories, then previous studies published on various international databases were observed. The studies applied were on topics regarding cardiac-specific troponin and creatine kinase to identify choice of detection method, detection characteristics, and ease of use parameters. The results of the study showed that nationally, the detection methods most used for creatine kinase are mass spectrometry, electrochemical luminescence, and spectrometry. Internationally, however, the dominant method is electrochemical luminescence. For troponin, on a national level the dominant methods are electrochemical luminescence and flow cytometry, while internationally: electrochemical luminescence. Electrochemical luminescence is in many cases a strong winner in application. In addition, correlation coefficients are observed between the decisive parameters for a detection method, to identify the strongest and weakest relationships. Electrochemical luminescence and creatine kinase are assigned a correlation coefficient close to one for parameters such as volume and sensitivity and a correlation coefficient when minus one for measurement range and volume, as well as cost and minimum amount. While for troponin and electrochemical luminescence, a correlation coefficient close to one is obtained for parameters such as sensitivity and cost and a coefficient close to minus one for cost and time.

I denna studie undersöks isotiazolinoner i avloppsvatten eftersom det finns i alla kommersiella färger. För att avgöra om reningsverken är tillräcklig bra används gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS) för att analysera förekomsten av BIT i processvatten som släpps ut i mjövattnet. Enligt ”Stockholms vatten och avfall” ska giftiga ämnen inte släppas ut i avloppsvattnet av någon med anknytning till det kommunala reningsverket. Ett företags processvatten undersöktes före och efter reningsprocessen, som baserades på flockning. En metod utvecklades för denna studie, för bestämning av BIT i vattenprover, som har visat positiva resultat för BIT-analys i färgvatten. BIT detekterades inte i företagets processvatten, som visade en koncentration på 0,1 ppm och lägre. Eftersom inga isotiazolinoner kunde detekteras före och efter rengöringsprocessen, kan resultaten inte bekräfta att rengöringsprocessen är effektiv för att eliminera isotiazolinoner. Eftersom BIT är den vanligaste isotiazolinon i färg kommer sannolikt inte ämnen som MI, MCI, OIT och DCOIT att överstiga 0,1 ppm i företagets processvatten. Det förväntas att BIT kommer att brytas ned biologiskt och inte skada vattenlevande organismer på grund av dess låga koncentration i processvattnet. Processvattnet från företaget skickades till eurofins för analys. Som framgår av Eurofins resultat har processvattnet från företaget en låg nivå av nitrifikation inhibering. ’’Stockholms vatten och avfall’’ reningsprocesser ska enkelt kunna ta bort BIT baserat på flera studier. Man kan dra slutsatsen från denna avhandling att BIT vid koncentrationer under 0,1 ppm inte skadar avloppsreningsverk. / In this study, isothiazolinone in wastewater is investigated since it is present in all commercial paints. To determine whether the treatment plants are sufficient,Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) is used to analyze the occurrence of BIT in process water released into environmental water. According to ”Stockholm's water and waste”, toxic substances should not be released into the wastewater by anyone connected with the municipal waste water treatment plant. A company’s process water was investigated before and after the cleaning process, which was based on flocculation. A method was developed for this study, determining BIT in water samples, which has shown positive results for BIT analysis in paint water. BIT was not detected in the company's process water, which displayed a concentration of 0.1 ppm and below. Since no isothiazolinones could be detected before and after the cleaning process, the results can not confirm that the cleaning process is effective at eliminating isothiazolinones. Because BIT is the most common isothiazolone in paint MI, MCI, OIT, and DCOIT are unlikely to exceed 0.1 ppm in the company's process water. It is expected that BIT will biodegrade and not harm aquatic organisms because of its low concentration in the process water. The process water from the company was sent to eurofins for analysis. As shown in Eurofins' results, processed water from the industry has a low level of nitrification inhibition. ‘’Stockholm's water and waste’’ treatment processes should be able to easily remove BIT based on multiple studies. It can be concluded from this thesis that BIT at concentrations below 0.1 ppm does not harm WWTPs.