Klinische Proteomik
Bei gesunden Personen ist ein bestimmtes Peptidmuster vorhanden. Peptide in Körperflüssigkeiten (Urin, Serum, Galle, Zerebrospinalflüssigkeit usw.) steuern das Schicksal von Zellen und damit auch von Organen und Organismen. Eine genaue Darstellung der in Körperflüssigkeiten in jeder physiologischen Situation vorhandenen Proteine sollte daher Einblicke in die Regulationsmechanismen der meisten Krankheiten geben und eine genaue und unvoreingenommene Diagnose unterstützen. Jede Veränderung dieser Peptide ist ein Hinweis oder in manchen Fällen sogar die Ursache für die meisten der gängigen Krankheiten. Unser Ansatz besteht darin, das in Körperflüssigkeiten gefundene Peptidmuster zu nutzen, um Informationen über das Krankheitsstadium und den allgemeinen Gesundheitszustand des Patienten zu erhalten. Im Falle einer beginnenden oder bestehenden Krankheit fehlen Proteine, treten in anderen Formationen auf, sind verändert oder es treten zusätzliche Proteine auf. Folglich weist die Wiederherstellung des normalen Musters auf eine erfolgreiche Therapie hin, was unseren Ansatz für die Therapiekontrolle und Überwachung von Medikamenten in der präklinischen und klinischen Forschung prädestiniert.
Die Kombination von Kapillarelektrophorese (CE) gekoppelt an ein Flugzeit-Massenspektrometer (TOF-MS) ist die Methode der Wahl, um die Anforderungen der klinischen Proteomik zu erfüllen. Unser CE-MS-Ansatz ist schnell, reproduzierbar und für Hochdurchsatz-Screening geeignet. In den letzten Jahren haben wir in Zusammenarbeit mit akademischen Partnern und Pharmaunternehmen Proben von über 85.000 Patienten analysiert. Unsere intensiven Bemühungen führten zur Beschreibung vieler Biomarker und zur Entwicklung einer einzigartigen relationalen Datenbank im Zusammenhang mit genitourinären, kardiovaskulären und onkologischen Erkrankungen.
Abbildung 1: Veränderungen eines bestimmten und definierten Musters von Peptiden in Körperflüssigkeiten werden enorme Verbesserungen bei der Diagnose und Therapie vieler weit verbreiteter Krankheiten ermöglichen, beispielsweise neurologischer Erkrankungen (1), Herz-Kreislauf-Erkrankungen (2), Nierenerkrankungen (3), Blasenkrebs (4) und Prostatakrebs (4).
Unsere CE-MS-Technologie bietet mehrere Vorteile: Geschwindigkeit (weniger als 60 Minuten pro Durchlauf), hohe Auflösung und Reproduzierbarkeit. Der Datensatz aus Einzelanalysen kann zusammengestellt werden, um ein typisches Proteommuster zu erzeugen, das auf >100 Einzelanalysen basieren kann. Aus unserer Sicht ist Urin neben Zerebrospinalflüssigkeit, Galle und Serum die Körperflüssigkeit der Wahl zur Diagnose von Krankheiten und zur Überwachung des Therapieerfolgs. Urin ist leicht zugänglich, stabil (über 10 Jahre, wenn er bei -20 °C gelagert wird), in großen Mengen verfügbar und wird in einem nicht-invasiven, schmerzlosen und risikolosen Verfahren gewonnen. Urinpeptide zeigen den Gesundheitszustand von Niere, Blase, Prostata, Gallensystem und Gefäßarchitektur an. Die Kombination von Peptiden und Proteinen bildet Biomarkermuster, die den Gesundheitszustand eines Organs oder Organismus mit verbesserter Aussagekraft besser darstellen können. Darüber hinaus tolerieren krankheitsspezifische Biomarkermuster Instabilität und Inkonsistenz einzelner Peptide/Biomarker. Unsere proprietären Softwarelösungen ermöglichen eine automatisierte und standardisierte Dateninterpretation. Die sehr hohe diagnostische Genauigkeit unserer Methode spiegelt sich in Sensitivitäten und Spezifitäten zwischen 85% und 95% wider. Eine weitere Charakterisierung definierter Biomarker ist mittels CE-MS/MS-Sequenzierung möglich, um deren Nutzung in zusätzlichen Anwendungen (z.B. immunologischen Assays) zu ermöglichen.
Der Einsatz unserer CE-MS-Technologie ist vom Beginn der präklinischen Entwicklung (Tiermodelle) bis hin zu klinischen Studien (Phase I-IV) möglich. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung in der effizienten und zeitsparenden Bewertung neu entwickelter sowie bereits bestehender pharmazeutischer Substanzen. Wir glauben, dass unser Ansatz in der klinischen Proteomik eine genaue klinische Charakterisierung von Patienten und Kontrollen ermöglicht (High Fidelity Phenotyping). Die CE-MS-Profilierung wird die Arzneimittelentwicklung durch die Ermittlung statistisch signifikanter Daten aus einer kleinen Anzahl von Patienten (definierte Kohorten) sowie eine Verbesserung der Bestimmung der Arzneimittelsicherheit beschleunigen.
Abbildung 2: Kosten und Zeit der Arzneimittelentwicklung können durch die Lösungen von mosaiques für die klinische Proteomik erheblich reduziert werden. Zudem wird durch die frühzeitige Erkennung von Nebenwirkungen die Arzneimittelsicherheit verbessert.
Unsere Technologie ermöglicht es beispielsweise, die diabetische Nephropathie fünf Jahre im Voraus als progressiv/nicht progressiv zu differenzieren oder die Entwicklung einer Herzinsuffizienz frühzeitig zu erkennen. Darüber hinaus kann eine einzige Messung auf verschiedene Parameter und Fragestellungen untersucht werden, z. B. auf Nebenwirkungen eines Arzneimittels zur Behandlung der diabetischen Nephropathie auf das Herz-Kreislauf-System. Die Untersuchung der Wirksamkeit und Nebenwirkungen neu entwickelter Arzneimittel (Monitoring) mit unserem Ansatz wird der Pharmaindustrie helfen, die Dauer und Größe von Kohorten (prä-)klinischer Studien zu minimieren. Die erhaltenen Peptidmuster helfen bei der Auswahl einer geeigneten Therapie, was den Patienten allgemein zugutekommt. Peptidmuster eignen sich zur genauen Beschreibung eines Organs und seiner Veränderungen und ermöglichen die Anzeige dosisabhängiger therapeutischer Effekte verabreichter Medikamente.