Identifizierung und Charakterisierung neuer Serum-Protein-Biomarker zur Früherkennung und Differentialdiagnose des Pankreaskarzinoms
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel unserer Untersuchungen war die Identifizierung spezifischer Serumproteinprofile, die Charakterisierung spezifischer Proteinmarker bzw. Biomarker-Muster von Patienten mit Pankreaserkrankungen, die eine genaue Zuordnung und Abgrenzung der häufigsten Krankheitsentitäten der chronischen Pankreatitis (CP), mit ihrer Sonderform der Autoimmunpankreatitis (AIP), vom duktalen Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) ermöglichen. Da Kachexie eine häufige auch zum Tode führende Begleiterkrankung beim PDAC ist, wurde dieses Syndrom in die Untersuchungen eingeschlossen. Hieraus sollten für diese Erkrankungen sichere und frühere Diagnosen und damit letztlich auch langfristig eine Therapie, vor allem der malignen Erkrankungen des Pankreas, resultieren. Dazu wurden zuerst neue prä-analytische Verfahren zur Trennung von Serumproteinen entwickelt und optimiert, um die Komplexität und dynamische Breite der Proben zu reduzieren und einen besseren Zugang zum „DeepProteome“ zu bekommen. Es ist uns gelungen die komplexen Serum-Proteingemische reproduzierbar aufzutrennen und als Schnelldurchfluss-Verfahren zu entwickeln. Aus diesen Sub-Fraktionen wurden Serum- Proteinprofile von CP, AIP und PDAC-Patienten mit Hilfe SELDI-TOF-MS erstellt und krankheitsspezifische Proteine mit 2D-PAGE und 2D-DIGE angereichert. Anschliessende massenspektrometirische (MS) Analysen (MALDI-TOF, nanoLC-ESI, Mass-Western) der Gel-Eluate führten zur Identifizierung einer ganzen Palette neuer Biomarker. Marker, deren Spiegel oder Verteilungsmuster, als krankheitsrelevant erkannt wurden, wurden mittels immunologischer Nachweisverfahren validiert. In Zusammenarbeit mit der Universität Leipzig wurde der Platelet Factor 4 (PF4) als Serummarker fürs PDAC identifiziert und als kombinierter Bluttest bestehend aus CA 19.9, Carcinoembryonic Antigen und PF4 vorgeschlagen. In der darauf folgenden Studie wurden aus Serum von kachektischen PaCa-Patienten Zink-α2-glycoprotein, Glucagonlike peptide-1, dessen Metabolite sowie Apolipoproteine Apo-C-II und Apo-C-III als Marker für das PDAC assoziierte Cx-Syndrom identifiziert. Bei der Biomarker-Studie zur Differentialdiagnose AIP/PDAC wurden 80 Serumproteine gefunden. Davon waren 50 erhöht und 30 in niedrigeren Konzentrationen in AIP-Seren. Mehrheit dieser Proteine wurde identifiziert, dabei waren die stärksten Unterschiede bei den Proteinen Apo-A-II, Apo-A-I, TTh, die 2-3fach erniedrigt und Haptoglobin und Apo-E 2-fach erhöht in PDAC-Seren. Durch Mass-Western Analyse wurden Procarboxypeptidase-A2β-subunit, Transferrinprecursor, α-Enolase, Succinyl-CoA-synthetase, Leukocyte-Elastase-Inhibitor und GRP-78 als AIP-Autoantigene identifiziert die ebenfalls zur Differentialdiagnose eingesetzt werden könnten. Bei der ersten PDAC-Biomarker- Studie als auch den darauf folgenden, konnten wir zeigen, dass Apo A-II, als erniedrigt im Serum der PDAC-Patienten vorlag (2-fach). Dies veranlasste uns eine multizentrische Studie mit Plasma und Seren von acht medizinischen Instituten (sieben in Japan und Heidelberg) durchzuführen und nach PDAC Biomarkern zu suchen. Mit einem neuentwickelten quantitativen MS-system wurden modifizierte Formen von Apo-A-II Dimeren, deglykosylietes Apo-C-III und deren Kombination als signifikant erniedrigt in PDAC-Patienten gemssen. Dieser Befund wurde mit n = 1099 Plasma/Serum Proben validiert. Die geringeren Mengen der Serumproteine und deren modifizierten Formen die hier bei PDAC-Patienten gefunden wurden sind nicht PDAC-spezifisch. Wahrscheinlich würde aber durch Integration dieser Messungen in ein bestehendes Screening die Erkennungsrate von früheren PDAC-Stadien steigen oder zuminderst die asymptomatischen Patienten könnten davon profitieren indem sie unter eine sorgfältigere klinische Überwachung/Beobachtung gestellt würden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Serum Peptidome Profiling Revealed Platelet Factor 4 as a Potential Discriminating Peptide Associated with Pancreatic Cancer. Clin Cancer Res 2009, 15, 3812 -3819
Fiedler, GM, Leichtle, A., Kase, J., Baumann, S., Ceglarek, U., Felix, K., Conrad, T., Witzigmann, H., Weimannn, A., Schütte C., Hauss, J., Büchler, MW., Thiery, J.
- Proteomic approach for identification of serum proteins involved in pancreatic cancer cachexia. Life Sci. 2011 Jan 31;88 (5-6):218-25. Epub 2010 Nov 19
Felix, K., Fakelman, F., Hartmann, D., Giese, NA., Gaida, MM., Schnölzer, M., Flad, T., Büchler, MW., Werner, J.
- Serum-proteomics: New preanalytical approach and strategy for the deep proteome analysis of sera from pancreatitis and pancreas cancer patients. Arch Physiol Biochem. 2010 Oct-Dec;116 (4-5):208-217. Epub 2010 Sep 3
Fakelman, F., Felix, K., Büchler MW., Werner, J.
