Proteinstrukturen zeigen Parkinson-Krankheit an

Viele Krankheiten des Menschen lassen sich anhand von Biomarkern im Blut oder anderen K?rperfl¨¹ssigkeiten nachweisen und diagnostizieren. Nicht so die Parkinson-Krankheit: Bislang gibt es keinen Biomarker, der in der Klinik eingesetzt wird, um diese neurodegenerative Erkrankung anzuzeigen.

Ein Team um ETH-Professorin Paola Picotti k?nnte diese L¨¹cke nun schliessen. In einer soeben ver?ffentlichten Studie in der Fachzeitschrift Nature Structural and Molecular Biology stellen die Forscher:innen erstmals 76 Proteine vor, die sich als Biomarker f¨¹r die Erkennung der Parkinson-Krankheit eignen k?nnten.

Unterschiedliche Proteinstruktur

Das Besondere an dieser Studie ist, dass die potenziellen Biomarker-Proteine sowohl in Gesunden als auch in Erkrankten vorkommen, die Molek¨¹le jedoch in den beiden Gruppen in unterschiedlichen Formen (oder Strukturen) vorliegen. Nicht das Vorhandensein von bestimmten Proteinen zeigt die Krankheit an, sondern in welcher Struktur diese vorliegen. Damit zeigen die Wissenschaftler:innen erstmals auf, dass die Analyse aller Proteinstrukturen in einer K?rperfl¨¹ssigkeit potenzielle  Biomarker f¨¹r eine Krankheit erfassen kann.

Als n?chstes m¨¹ssen die gefundenen Marker anhand von gr?sseren Patientengruppen eingehend getestet und ¨¹berpr¨¹ft werden. F¨¹r klinische Diagnosen sind diese Kandidaten daher noch nicht verf¨¹gbar. ?Aber aus heutiger Sicht sind sie tats?chlich ein sehr starkes Signal, das die Krankheit anzeigt. Ich bin daher zuversichtlich, dass sich das Konzept der strukturellen Biomarker bew?hren wird?, sagt Natalie de Souza, Senior Scientist in der Gruppe von Paola Picotti und eine der Studienmitautorinnen.

Strukturver?nderungen messen

In ihrer Studie untersuchten die ETH-Forschenden die R¨¹ckenmarksfl¨¹ssigkeit (Liquor) von 50 Gesunden und 50 Erkrankten. Das Probematerial wurde ihnen von niederl?ndischen Kliniker:innen zur Verf¨¹gung gestellt.

F¨¹r die Suche nach Biomarkern wendeten die Wissenschaftler:innen ein bestimmtes Verfahren zur Messung des Proteoms (also der Gesamtheit aller Proteine in einer Probe), LiP-MS genannt. Dieses Verfahren misst Struktur?nderungen von Proteinen und deckt auf, wo genau die Ver?nderungen liegen. Klassische Proteommessungen erfassen in der Regel nur die verschiedenen Proteinarten und deren Mengen, Strukturver?nderungen hingegen nicht.

Da die Struktur von Proteinen eng mit ihren Funktionen (oder eben Funktionsst?rungen) verkn¨¹pft ist, stellten die Forschenden die Hypothese auf, dass bei Menschen mit Parkinson einige Proteine in anderer Form vorliegen als bei Gesunden.

In der vorliegenden Studie haben die Forscherinnen das Verfahren zum ersten Mal erfolgreich auf eine Krankheit angewendet.

Analyse weiter optimieren

In weiteren Schritten wollen die Forschenden das LiP-MS-Verfahren weiter verbessern, um das Biomarkersignal zu verst?rken und damit die Empfindlichkeit, mit der die Krankheit aufgesp¨¹rt werden kann, zu erh?hen. Weiter m?chten die Wissenschaftler:innen die neuen Biomarker testen, um abzusch?tzen, wie spezifisch sie die Parkinsonkrankheit nachweisen oder ob es ?berlappungen mit anderen neurodegenerativen Krankheiten wie Alzheimer geben k?nnte. Die Forscher:innen wollen zudem k¨¹nftig mit ihrer Methode auch Subtypen der Parkinson-Krankheit bestimmen und genauere Prognosen ¨¹ber den Krankheitsverlauf machen.

Wie genau eine klinisch nutzbare Diagnostik aussehen k?nnte, ist noch ungewiss. De Souza sch?tzt, dass eine k¨¹nftige Teststrategie auf Antik?rpern basieren k?nnte, die zwischen gesunden und ver?nderten Proteinstrukturen unterscheiden. Massenspektrometer routinem?ssig in der Klinik einzusetzen w?re zwar m?glich, aber nach wie vor sehr herausfordernd, sagt die Forscherin.