Projekte
Proteomik
Neuroproteomik
Ziel der Neuroproteomics in PURE ist die Aufklärung pathologischer Vorgänge im Kontext neurologischer und neuromuskulärer Erkrankungen, sowie dem Alterungsprozess und darüber hinaus die Identifizierung von Proteinbiomarkersignaturen für eine prognostische und prädiktive Diagnostik. Die Analysen zur Aufklärung pathologischer Veränderungen stützen sich vor allem auf Hirn- und Muskelgewebe. Zur Identifizierung von Biomarkern für Erkrankungen des Gehirns verwenden wir Liquor cerebrospinalis (CSF) sowie Blutserum. Schlüsseltechnologien für diese Analysen sind die Laser-Mikrodissektion, die Massenspektrometrie sowie Proteinbiochips. Durch einen Vergleich zwischen gesundem und erkranktem Status werden krankheitsspezifisch veränderte Proteine identifiziert und die Veränderung quantitativ beschrieben.
Identifizierung von Proteinbiomarkern für neurologische Erkrankungen
Im Rahmen von PURE wurde eine eigene Serumbank etabliert, die als Grundlage zur Bestimmung von Autoantikörperprofilen als potentielle Biomarker für neurodegenerative Erkrankungen dient. Mit der Proteinbiochip-Technologie steht eine Methode zur Verfügung, die es uns erlaubt, Autoantikörperprofile als Biomarker für verschiedenste Erkrankungen im Hochdurchsatz zu bestimmen.
Für die CSF-basierte Biomarkeridentifizierung wurden verschiedene, sich ergänzende massenspektrometrische Ansätze etabliert, die eine reproduzierbare und robuste Analytik des CSF erlauben. Erste vorläufige Proteinbiomarkersignaturen zur Frühdiagnose der Parkinson Erkrankung wurden so bereits identifiziert.
Pathologische Veränderungen bei neurologischen und Muskel-Erkrankungen
Die Analyse des Gehirns bei neurologischen Erkrankungen befindet sich seit langem im Fokus unserer Forschung, besonders die Aufklärung von Prozessen, welche protektive oder aber auch krankheitsspezifische Effekte auf Nervenzellen (Neuronen) haben. Die Isolierung verschiedener zellulärer sowie subzellulärer Bereiche des Gehirns mittels Laser-Mikrodissektion (siehe Abbildung) erlaubt eine gezielte Untersuchung der durch die Erkrankung betroffenen Strukturen. So konnten wir bereits krankheitsspezifische Veränderungen im Proteom einzelner Neuronenpopulationen sowie dem Pigment Neuromelanin bestimmen.
In einem weiteren Forschungsschwerpunkt beschäftigen wir uns mit den bislang unbekannten molekularen Ursachen neuromuskulärer Erkrankungen. Ebenfalls mittels Laser-Mikrodissektion werden die durch die Krankheit betroffenen Bereiche der Skelettmuskelzellen isoliert und nachfolgend massenspektrometrisch analysiert. So konnten wir bereits erfolgreich die Proteinzusammensetzung spezifischer (sub-)zellulärer Strukturen bei Myofibrilären Myopathien sowie der Einschlusskörper-Myositis aufdecken und Biomarker für die Krankheitsdiagnose identifizieren.
Schematische Darstellung der Lasermikrodissektion: Diese Methode ermöglicht es, einzelne Zellen oder interessierende Regionen von heterogenen Gewebe, wie z. B. dem Gehirn, anzureichern. Das Gewebe wird hierfür zunächst auf Objektträger geschnitten und interessierende Bereiche gegebenenfalls angefärbt. Der Bereich der analysiert werden soll, wird zunächst computergestützt visualisiert und virtuell markiert. Ein Laserstrahl umfährt anschließend diese virtuelle Markierung auf dem eigentlichen Gewebeschnitt und katapultiert durch einen weiteren Laserimpuls das Gewebe in ein Reaktionsgefäß.