SELDI-TOF MS in Clinical Proteomics - Suche nach Biomarkern J.Y.M.N. Engwegen, M.-C. W. Gast, J.H.M. Schellens und J.H. Beijnen Katrin Splith Monique Richter 23.11.06

SELDI-TOF MS 1. Schritt: Auswahl eines geeigneten ProteinChip Arrays

SELDI-TOF MS 2. Schritt: Zelllysate und Blut Auftrag biologischer Proben, wie z.B. Serum, Zelllysate und Blut

SELDI-TOF MS 3. Schritt: Entfernen der nicht gebundenen Komponenten Zugabe energieabsorbierender Moleküle als Matrix

SELDI-TOF MS 4. Schritt: Analyse mittels MALDI-TOF Massenspektrometer

Genomics in der Krebsforschung zunächst Untersuchung des menschlichen Genoms  Genomics Vorgänge wie Splicen und posttranslationale Modifikationen werden dabei nicht berücksichtigt

Proteomics Gesamtheit der Proteine eines biologischen Systems (Proteom) gibt genauere Aussage über dessen Zustand Untersuchung des Proteoms  Proteomics

Proteomics Clinical Proteomics: - Suche nach verändertem Verhalten (in Expression, Struktur und Funktion) in Bezug auf Krankheiten Unterscheidung in: Functional Proteomics - Untersuchung der veränderten Funktion des Zielproteins Expression Proteomics - Quantitative Proteinuntersuchung

Biomarker messbare Produkte von Organismen, die als Indikatoren herangezogen werden können im Proteom werden als Indikatoren Proteine verwendet durch Vergleich von Proben gesunder und kranker Organismen können diese erkannt werden

Biomarker Unterscheidung in: diagnostische Marker - zeigen Stadium der Krankheit an prognostische Marker - zeigen Anlage für Krankheit an - Vorhersage für Medikamentenbehandlung

Protein Profiling quantitativer Vergleich der erhaltenen Messdaten erkrankter und gesunder Individuen Aufnahme von TOF-Spektren jedoch häufig in Pseudo-Gel Ansicht dargestellt Übereinanderlegen der Spektren lässt eine Über- oder Unterregulierung erkennen

Protein Profiling

Protein Profiling Proteine nur mittels weiterer Analysen möglich Identifizierung der über- oder unterregulierten Proteine nur mittels weiterer Analysen möglich keine qualitative Methode, aber Diagnose bestimmter Krankheiten schon frühzeitig möglich  Möglichkeit einer individuellen und tumororientierten Therapie

Anwendungsbeispiele in der Medizin 1. Krebsforschung Eierstockkrebs - zunächst zelloberflächenlokalisiertes Glykoprotein Krebsantigen (CA)125 identifiziert  geringe Sensitivität und Spezifität - mittels SELDI-TOF MS konnten spezifische Biomarker gefunden werden, z.B. Haptoglobinfragment

Anwendungsbeispiele in der Medizin

Anwendungsbeispiele in der Medizin Brustkrebs - im Gegensatz zu üblichen Methoden wie Mammographie ist mit SELDI-TOF MS eine frühzeitige Krebsdiagnose möglich - bisher mehrere Biomarker gefunden, jedoch treten je nach Probe (Gewebe, Serum, Plasma) und Probenbehandlung (Arrays, Software, …) Unterschiede auf

Anwendungsbeispiele in der Medizin

Anwendungsbeispiele in der Medizin Prostatakrebs - einziger Krebs bei dem zur Zeit eine reproduzierbare und systematische SELDI-TOF Untersuchung möglich ist weitere Krebsarten - Darmkrebs, Leberkrebs, Nierenkrebs, Bauchspeicheldrüsenkrebs

Anwendungsbeispiele in der Medizin 2. Andere Anwendungsgebiete Alzheimer Krankheit - die für die Krankheit typischen Eiweißablagerungen (Amyloid-Plaques) im Gehirn können detektiert werden AIDS - vereinfacht Feststellung des CAFs (CD8 cell anti-HIV factor) Charakterisierung posttranslationaler Modifikationen

Ausblick Ausbau der Biomarkerforschung  Identifizierung des tumorspezifischen Proteins  Feststellen des Entwicklungsstadiums des Karzinoms  Einblick in den Mechanismus der Krankheit Verbesserung der Reproduzierbarkeit  Entwicklung eines standardisierten Verfahrens Anwendung im Therapiemanagement  erkennen (chemo)therapieabhängiger Veränderungen  Möglichkeit einer individuellen Therapie

Zusammenfassung Proteomics verspricht bessere Krankheitsdiagnose durch Detektion proteomischer Muster Biomarker als Indikatoren für zellspezifische Änderungen SELDI-TOF MS Verspricht frühzeitige Erkennung verschiedener Krebsarten und anderer Krankheiten

Literatur J.Y.M.N. Engwegen et al. (2006) Clinical proteomics: searching for better tumour markers with SELDI-TOF MS. TRENDS in Pharmacological Sciences, 27, 251-259 Z. Xiao et al. (2004) Proteomic patterns: their potential for disease diagnosis. MCE, 230, 95-106 www.ciphergen.com/doclib/docFiles/262.pdf S.G.Soltys et al. (2004) The Use of Plasma SELDI-TOF MS Proteomic Patterns for Detection of Head and Neck Squamous Cell Cancers. CCR, 10, 4806-4812 N. Tang et al. (2003) Current Developments in SELDI Affinity Technology, MS Reviews, 23, 34-44 K.D. Rodland (2004) Protenomics and cancer diagnosis: the potential of mass spectrometry. Clinical Biochemistry, 37, 579-583 F. Vitzthum et al. (2005) Protenomics : From Basis Reasearch to Diagnostic Application. A Review of Requierments and Needs. Journal of Proteom Research, 4, 1086-1097.