PDF Download - Laborwelt

Blitzlicht TumordetektionKrebsdiagnostik durchfunktionelle Analyse vonSerumalbuminDr. Kerstin Schnurr, Katja Waterstradt, MedInnovation GmbH, BerlinDie Diagnose des aktiven Wachstums von Tumoren im Körper ist schon in sehr frühen Stadiender Krebserkrankung möglich: Mit einer speziell entwickelten Technologie, die auf der Elektronen-Spin-Resonanz-Spektroskopie(ESR) basiert, lassen sich die Transporteigenschaftendes Proteins Serumalbum in einer Blutprobe charakterisieren. Die funktionelle Albuminanalysemit Hilfe des MMS(Mobilität der molekularen Struktur)-Tests ermöglicht die Messungspezifischer Veränderungen der Transport- und Detoxifikationseigenschaften des Proteinsin frühen Krankheitsstadien, denn die Transporteigenschaften des Albumins werden durchniedermolekulare, von Tumorzellen sezernierte Substanzen spezifisch beeinflusst. Mit derESR-Albuminanalyse ist es uns gelungen, diese Veränderungen mit hoher Sensitivität undSpezifität nachzuweisen und daraus diesen einfachen und schnellen in-vitro-Test abzuleiten.Studien zum Proof-of-Principle haben wir erfolgreich abgeschlossen, und erste Validierungsstudienwurden durchgeführt 1 . Das Verfahren eröffnet neben der Krebs-Diagnose auch einefrühzeitige Beurteilung des Erfolges der Tumortherapie (z.B. Operation, Chemotherapie,Strahlentherapie) sowie die Früherkennung eines Rezidivs.Das Krankheitsstadium in dem Tumorerkrankungenerkannt werden, spielt eine entscheidendeRolle für den Erfolg ihrer Therapie. Fürdie meisten Tumorarten gilt: je früher einTumor diagnostiziert werden kann, destogrößer die Heilungschancen. Eine Möglichkeitzur Erkennung sehr frühen malignen Geschehensim Organismus bietet die Analyse derTransport- und Detoxifizierungseigenschaftenvon Serumalbumin. Das Serumalbuminist eines der wichtigsten Transportproteineim Blutplasma. Es transportiert wasserunlöslicheStoffe wie Fettsäuren, Bilirubin,Spurenelemente oder Arzneimittel, wobeies durch die Bindung dieser SubstanzenAbb. 1: Arbeitsschritte von der Probe zum Ergebniszu Veränderungen in der Konformationsmobilitätdes Albuminmoleküls kommt. Inzahlreichen Studien konnte gezeigt werden,dass niedermolekulare Substanzen im Blut(als Surrogatmarker) den Status von Zellenund Geweben hinsichtlich pathologischerVeränderungen anzeigen können und dassdiese durch das Albumin gebunden werden 2,3 .Die daraus resultierende Anreicherung amAlbumin kann die freie Konzentration dieserniedermolekularen Substanzen im Blutum das bis zu 500-fache übersteigen 4,5 . DieAnalyse solcher Biomarker findet zunehmendAnwendung bei der Diagnostik verschiedenerKrebserkrankungen.Seit dem Jahr 2005 steht mit dem MMS-Teststeht ein neues CE-zertifiziertes Verfahrenzur Verfügung, das zur Diagnose und/oderÜberwachung von Krebserkrankungen eingesetztwerden kann – ganz unabhängigvon der Krebsart. Der MMS-Test auf Basisder Elektronen-Spin-Resonanz-Spektroskopie(ESR) misst anhand der Beladungskapaziätvon Serumalbumin mit Fettsäuren, in welcherKonformation das Transportproteinvorliegt und ob krebsspezifische Ligandendaran gebunden wurden.Der MMS-TestFür den Test wird einer albuminhaltigen Probe(Serum bzw. EDTA-Plasma) zunächst eine spezifische,mit einem stabilen Radikal gekoppelte,langkettige Fettsäure als „Reportermolekül“zugesetzt. Durch Zugabe unterschiedlicherKonzentrationen eines polaren Agens werdenin vitro Konformationsänderungen im Serumalbumininduziert und damit die verschiedenenin vivo-Zustände der Albuminkonformation(Beladung, Transport und Entladung) simuliert.Die gemessenen Parameter reflektierendabei die Konformationsänderungen desSerumalbumins.Zum Vergleich werden drei Aliquots desPatientenserums oder -plasmas mit dreiverschiedenen Sondenlösungen inkubiert(Abb. 1). Diese Sondenlösungen enthaltenunterschiedliche Konzentrationen der spinmarkiertenFettsäure und des polaren Agens.Die in Kapillaren gefüllten Lösungen werdenanschließend in dem eigens dafür entwickeltenMMS-(ESR) Analysator vermessen und dieESR-Spektren mit einer speziellen Softwareanalysiert. Die Auswertung der Spektrengestattet eine Interpretation der Konformationsmobilitätsowie Transport- und Detoxifikationseigenschaftendes Serumalbumins.Um die Konformationsmobilität des Albuminszu charakterisieren, werden die ESR-Spektren der am Serumalbumin gebundenenspinmarkierten Fettsäure mithilfe einerquantenmechanischen Funktion analysiert.Diese, auf dem Hamiltonoperator basierendeSimulation, ermöglicht eine detaillierteBeschreibung des Bindungsverhaltens derFettsäure. Die so gewonnenen Informationenwerden mit mathematischen Modellen ineinen Entscheidungsparameter (DR – DiagnostischesResultat) umgewandelt 6 .Es zeigen sich signifikante Unterschiedein der Konformationsmobilität des Serumalbuminszwischen gesunden Probanden undTumorpatienten (Abb. 2a). Die tumorspezifischeVeränderung der Zusammensetzungniedermolekularer Substanzen im Blut istdie wahrscheinlichste Ursache für diesenBefund. Mit dem MMS-Test können nachbisherigem Erkenntnisstand alle Arten vonKrebserkrankungen im Organismus schnellund zuverlässig, mit einer hohen diagnos-22 | 10. Jahrgang | Nr. 4/2009 LABORWELT