Element- und Isotopensignatur von Proteinen als diagnostisches Verfahren für neurodegenerative Erkrankungen; TP1: Bestimmung von Element- und Isotopensignaturen in Nervenwasser-, Plasma- und Speichelproben von Patienten mit Neurodegenerative Erkrankungen; Bündnis: BlueHealthTech

Abstract

Neurodegenerative Erkrankungen (NE, z. b. Alzheimerdemenz, AD; Parkinson-Erkrankung, PD; und Amyotrophe Lateralsklerose, ALS) betreffen mehr als 1.6 Mio. Menschen in Deutschland, mit Kosten für die Gesellschaft von 73 Mrd. €/Jahr. Bei vielen NE, inklusive AD, PD und ALS, gehen wir heute davon aus, dass Elementsignaturen, z.B. Phosphor (P), Calcium (Ca), Ei-sen (Fe), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Arsen (As) und Selen (Se) die Krankheitsentstehung und verlauf beeinflussen. Elementsignaturen spielen in Zellen eine wichtige Rolle, z.B. bei der Katalyse, der strukturellen Stabilität, dem Transport von Sauerstoff, der zellulären Signalübertragung und generell für enzymatische Funktionen. Elementsignaturen sind auch spezifisch in Proteinabbauprozesse, inkl. Amyloidbildung, involviert. Eine Veränderung der Verteilung der Elementsignaturen im Gehirn, Nervenwasser, Plasma und anderen Kompartimenten von NE-Patienten konnte in kleineren Studien bereits nachgewiesen werden (bei AD fanden sich z.B. Veränderungen von Ca, Fe, Cu, Se, As und Zn, bei PD von Fe, Cu und Zn, und bei ALS von Ca, Fe, Cu und P). Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden bereits erste Therapiestudien in PD und ALS initiiert, die auf eine Korrektur des Cu- bzw. Fe-Stoffwechsels fokussieren. Trotz der Bedeutung der ME bei NE ist ihr diagnostisches Potenzial noch wenig ausgeschöpft. Weiter kann die Bestimmung von Isotopen weitere relevante Erkenntnisse liefern. Isotope sind Formen desselben Elements mit identischen Protonen, aber unterschiedlicher Neutronenzahl im Kern. Die relativen Anteile von Elementisotopen (also die Isotopenfraktionen) können / kann sich in biologischen Flüssigkeiten infolge von Krankheiten verändern, was neue diagnostische Ansätze ermöglicht. In diesem Projekt soll die kombinierte Verwendung dieser innovativen Methoden (Bestimmung von Elementsignaturen in Kombination mit deren Isotopenfraktionen in Proteinen) an Proben der oben genannten NE etabliert und hinsichtlich ihres Potenzials für Diagnose, Krankheitsverlauf und Therapiemonitoring dieser NE evaluiert werden.