​Personalized - Personalisiert - Proteomics

Omics Technologien - Proteomics

 

Proteine stellen den Hauptteil unserer Körpertrockenmasse dar, zusammen mit Lipiden und den Knochen. Ohne Proteine gäbe es keine Muskeln; sie bestimmen den inneren und äußeren Aufbau unseres Körpers. Sie sind auch für die meisten metabolischen Vorgänge verantwortlich, die uns am Leben erhalten und es überhaupt erst ermöglichen, das wir von winzigen Babies zu Erwachsenen heranwachsen können. 

 

Wenn mit einem wichtigen Protein etwas schief läuft, dann ist die Folge oft eine Krankheit. Tatsächlich sind etliche Proteine so eng mit bestimmenden Krankheiten verbunden, dass man sie als Indikatoren (Biomarker) zur Erkennung dieser Krankheiten einsetzt. Dazu verwendet man üblicherweise Blut oder Gewebsproben. 

 

Es gibt grundsätzlich zwei Wege, auf denen Proteine an der Entstehung oder Persistent einer Krankheiten beteiligt sein können: Entweder ein vollkommen normales Protein ist in zu geringen Maß vorhanden (von etwas zu wenig bis komplett abwesend) oder es ist im Gegenzug zuviel des Guten (Proteins) vorhanden. Oder das Protein selbst is verändert und verliert dadurch seine natürliche Funktion bzw. erlangt eine schädliche Funktion. Das ist bei vielen Krebs-Mutationen der Fall.  Wenn man alle (eher sehr viele) Proteine auf einmal betrachtet, spricht man von Proteomics.

 

Was sind die wesentlichsten Ergebnisse, die für Personalisierte Medizin relevant sind?

 

Protein-Biomarker kommen auf zwei Wegen zur Anwendung: Quantitative Messungen (z.B. des C-raktiven Proteins in Blut, wo eine starke Erhöhung eine Infektion anzeigt) oder auch die Erkennung aberkannter Formen, wie in den sogenannten “oncgogenen” Varianten eines Proteins. Wenn man weiss welche Proteine in welcher Weise von Normalzustand abweichen, hilft das bei der Stellung einer präzisen Diagnose. In vielen Fällen erleichtert es auch bei die optimale Therapieauswahl.

 

Welche medizinischen Proben werden benötigt, um die zugehörige experimentelle Analyse auszuführen?

 

Körperflüssigkeiten (Blut, Speichel, Urin und sogar Schweiß) oder Gewebe-Biopsien sind die üblichen Patienten-Proben. 

 

Abb. 17 ELISA & Massenspektroskopie

 

Welche grundsätzliche Technologie steckt hinter der entsprechenden -omics Anwendung?

 

Die Erkennung von Proteinen erfolgt grundsätzlich auf zwei Arten: Die erste ist Immun-basiert, d.h. spezielle Antikörper erkennen jeweils ein Protein. Das wird dann entweder durch den Antikörper direkt markiert oder auf einem Substrat (z.B. einen Glasplättchen) festgehalten. Die Erkennung erfolgt in diesem Fall in einem weiteren Schritt. Die andere Methodik geht direkt auf die Proteine selbst. Beispielsweise in der Massen-Spektrometrie (MS) wird eine Protein Mischung in kleinere Fragmente zerlegt (Peptide genannt), die dann direkt anhand ihrer molekularen Masse und Eigenschaften in der MS erkannt werden. In dieser Art kann man tausende von Proteinen auf einmal identifizieren. 

 

Was sind die wahrscheinlichsten nächsten Entwicklungen und wie verbessern sie die Personalisierte Medizin?

 

Proteomics in großen Maßstab krankt noch immer an dem verglichen zu den DNA/RNA basierten Verfahren enormen Aufwand. Allerdings entwickelt sich gerade die MS-basierte Technologie derzeit rasant weiter. Daher wird es in absehbarer Zeit wohl möglich sein, auch Proteomics mit vergleichbarem Aufwand und im selben Umfang zu betreiben wie DNA/RNA basierte Analysen. Da zwischen der RNA und den messbaren Proteinen noch eine Vielzahl regulatorischer Schritte liegen, ist diese Information sehr wertvoll und vollständig komplementär zu den aus DNA/RNA Analysen gewonnenen  Erkenntnissen. 

 

Was kommt als nächstes?

 

Nächste Woche liegt das Hauptaugenmerk auf Metabolomics, der eleganten Biochemie, die täglich so reibungslos in unserem Körper abläuft. Allerdings kann auch hier einiges schiefgehen, was dann zu Krankheiten führt. 

info@m4.de