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Blitzlicht Proteomics Detektion neuer Tumorassoziierter Biomarker des Pankreaskarzinoms Dr. Georg Martin Fiedler, Dr. Alexander Leichtle, Dr. Uta Ceglarek und Prof. Dr. Joachim Thiery, Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Molekulare Diagnostik, Universität Leipzig Das Pankreaskarzinom ist eine Tumorerkrankung mit sehr schlechter Prognose und fehlender Möglichkeit einer frühzeitigen serologischen Diagnostik. Die Proteom- und Peptidomanalytik eröffnet neue Möglichkeiten, Biomarker zu entdecken. Voraussetzung dafür sind jedoch die Standardisierung der Präanalytik, eine sensitive Analytik und neue leistungsfähige Verfahren der Bioinformatik. Unter Berücksichtigung dieser Vorbedingungen gelang uns in einer klinischen Studie der Nachweis des Plättchenfaktors 4 (PF4) als neuem Biomarker für das Pankreaskarzinom. Abb. 1: Studiendesign; modifiziert nach Fiedler et al. (2009) 10 Die rasante Entwicklung der Peptidomanalytik mit Hilfe massenspektrometrischer Verfahren eröffnet neue Perspektiven für die Identifikation krankheitsassoziierter Zielmoleküle und Aufklärung von Signalkaskaden 1 . Allerdings stellen die Dynamik des Proteoms, komplexe Matrixeffekte und der weite Konzentrationsbereich der Proteine im Blut und anderen humanen Untersuchungsproben besondere Anforderungen an die Analytik 2 . Darüber hinaus sind neue bioinformatische Methoden der Datenanalyse sowie spezielle Studienplanungen erforderlich, um aus den umfangreichen Proteom- und Peptidomdaten medizinisch nutzbare Ergebnisse zu gewinnen sowie die Probleme des „multiplen Testens“ und der „Falsch-positiven“ zu reduzieren 3 . Wir haben uns daher in den vergangenen Jahren zunächst auf systematische Untersu- chungen zu Störfaktoren und Einflussgrößen der Peptidomanalytik unterschiedlicher humaner Untersuchungsproben konzentriert. Die Untersuchungen führten wir mit der Matrix-assistierten Laserdesorptions/Ionisations-Time-of-Flight-Massenspektrometrie (MALDI-TOF-MS) nach Vorfraktionierung mit Magnetpartikeln unterschiedlicher Oberflächenfunktionalitäten (MB-HIC C8, MB- IMAC Cu und MB-WCX) durch. Auf der Basis dieser detaillierten Untersuchungen konnten wir erstmals standardisierte präanalytische Vorgaben für die Gewinnung, Aufarbeitung und Lagerung von Patientenproben erstellen, um die Validität und Reproduzierbarkeit klinischer Befunde sicherzustellen 4-7 . In Kooperation mit dem Institut für Mathematik II der Freien Universität Berlin (Gruppe Prof. Schütte, DFG Forschungszentrum für Mathematik „Matheon“) und mit Microsoft Research (Cambridge, UK) haben wir zudem eine neue Analysesoftware für die Auswertung von Proteombefunden entwickelt („Proteomics.net“, www.msproteomics.net) 8 . Die Analysesoftware zeichnet sich durch eine besonders sensitive Detektion einzelner Kandidatenpeaks aus. Sie bietet die Möglichkeit der statistischen Evaluation anhand verschiedener Peakfeatures. Pankreaskarzinom Unsere Vorarbeiten bilden eine wesentliche Voraussetzung für die nachfolgenden klinischen Peptidomanalysen. In einer von uns initiierten klinischen Studie mit den Chirurgischen Universitätskliniken Leipzig und Heidelberg fokussierten wir uns zunächst auf die Serum-Peptidomanalytik von Patienten mit Pankreaskarzinom. Hierbei handelt es sich um eine der bösartigsten soliden Tumorerkrankungen des Gastrointestinaltraktes. In Deutschland macht das Pankreaskarzinom etwa 3% aller Krebserkrankungen aus. Eine Heilungschance besteht nur, wenn der oft lange symptomfreie Tumor in einem sehr frühen Stadium erkannt und vollständig operativ entfernt werden kann. Daher liegt die 5-Jahres-Überlebensrate unter 8%. Tumormarker der ersten Wahl beim Pankreaskarzinom ist das „Carbohydrate Antigen 19-9“ (CA 19-9). Die Sensitivität für den Nachweis eines Pankreaskarzinoms wird in der Literatur für CA 19-9 jedoch mit nur 67-92%, die Spezifität mit 68-92% angegeben 9 . Tumormarker der zweiten Wahl ist das „Carcino embryonale Antigen (CEA)“, das gegenüber CA 19-9 eine noch geringere Sensitivität und Spezifität aufweist 9 . Aufgrund dieser für diag nostische Zwecke zu geringen Sensitivität und Spezifität sind CA 19-9 und CEA nicht in der Lage, als Einzelmarker oder in Kombination bestimmte Tumorformen exakt zu diagnostizieren und Frühstadien der Tumore präzise nachzuweisen. Diese aktuell unzureichenden labormedizinischen Möglichkeiten zur serologischen Diagnose des Pankreaskarzinoms erhöhen den Druck, neue valide Biomarker zu entwickeln. Da die Mehrzahl der heute in der Routinediagnostik verwendeten Tumormarker aus der Gruppe der Proteine stammt, besteht die Hoffnung, dass mit Hilfe gezielter Proteom- oder Peptidomanalysen neue krankheitsassoziierte Biomarker für eine präzise und frühzeitige Diagnose des Pankreaskarzinoms gefunden werden können 1 . Klinische Peptidomanalytik am Beispiel des Pankreaskarzinoms Im Rahmen einer klinischen Studie (Abb. 1) wurden in einer !Discovery-Studie“ mittels 26 | 10. Jahrgang | Nr. 5/2009 LABORWElT
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