Prognosemarker bei der ALS: Liquor-Proteomanalyse mit der 2-D-DIGE-Methode

Fragestellung: Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist gekennzeichnet durch eine rasch fortschreitende Degeneration motorischer Neurone im Bereich von Kortex, Hirnstamm und Rückenmark. Jenseits seltener genetischer Defekte sind die der ALS zugrunde liegenden Pathomechanismen wenig verstanden. Der Liquor ist eine vielversprechende Quelle von Biomarkern bei ALS, da er in engem anatomischen Kontakt zum ZNS und dem proximalen 2. Motoneuron steht, wo mit der ALS zusammenhängende pathologische Veränderungen ablaufen. Durch vergleichende Analyse des Liquorproteoms von ALS-Patienten mit rasch fortschreitendem und langsamem Erkrankungsverlauf sollen neue Kandidatenproteine identifiziert werden, die als Prognosemarker bei ALS dienen können.

Methoden: Mit der two-dimensional difference in gel electrophoresis (2-D-DIGE) Methode verglichen wir Liquor von ALS-Patienten mit rasch fortschreitendem Erkrankungsverlauf (ALS-rp, n=9) über 2 Jahre mit ALS-Patienten mit langsamer Erkrankungsprogression (ALS-sl, n=9). Die 2-D-DIGE-Methode beinhaltete eine Auftrennung fluoreszenzmarkierter Probenpools per isoelektrischer Fokussierung, gefolgt von einer SDS-Polyakrylamid-Gelelektrophorese. Nach Bildanalyse mit einer speziellen Software und Picken der Spots mit signifikantem Spotvolumen-Unterschied erfolgt eine MALDI-TOF Massenspektrometrie. Die den so erhaltenen Peptidspektra zugrunde liegenden Proteine wurden ermittelt durch Abgleich mit der Proteindatenbank des National Center for Biotechnology Information (NCBI). Zur Validierung der Ergebnisse erfolgten Western-Blots.

Ergebnisse: Wir fanden 11 Spots mit signifikanten Unterschied zwischen ALS-rp und ALS-sl über 3 Geldurchläufe, entsprechend 6 verschiedenen Proteinen, die alle bei ALS-rp erhöht waren: Heat Shock Protein1, α-1 Antitrypsin, α-2-HS-glycoprotein Precursor, Transferrin, Transthyretin, Nebulin-related anchoring protein (NRAP).

Schussfolgerungen: Heat Shock Protein1 und NRAP wurden bisher nicht mit der Pathogenese der ALS in Zusammenhang gebracht. Dagegen konnten wir für andere der identifizierten Proteine (Transferrin, α-1-Antitrypsin Precursor, Transthyretin) ähnliche Veränderungen bei anderen neurologischen Erkrankungen nachweisen. Eine weitere Evaluation obiger Kandidatenproteine im Hinblick auf eine Korrelation mit klinischen Parametern und prognostische Relevanz bei ALS erfolgt derzeit.