Erkennung von Krebs und Herzkrankheiten mithilfe von Antikörpersignaturen
Glykane – komplexe Kohlenhydrate oder „Zuckerketten“ – ummanteln alle Zellen und sind für viele biologische Prozesse unerlässlich. Viele der in unserem Blut enthaltenen Antikörper binden Glykane. Die Glykane können zum „Einfangen“ ausgewählter Antikörper verwendet werden. Ein bestimmter Satz von eingefangenen Antikörpern bildet eine Signatur, die interpretiert werden kann. Anhand dieser kann aufgedeckt werden, welche Zielkrankheiten sich möglicherweise unerkannt in einem Patienten versteckt halten. Bei einer Person mit einer Herz-Kreislauf-Erkrankung zirkulieren beispielsweise entsprechende Antikörper im Blut, lange bevor die Krankheit diagnostiziert werden kann. Dies ermöglicht es Gesundheitsdienstleistern, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und/oder Krebserkrankungen in einem frühen Stadium zu erkennen. „Die Krankheit könnte dann durch diätetische Maßnahmen gelindert werden. Ob dies zum Erfolg führt, muss allerdings noch bewiesen werden“, bemerkt Vered Padler-Karavani(öffnet in neuem Fenster), leitende Forscherin des Projekts SugarBiomarker(öffnet in neuem Fenster), das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützt wird. „Wir sind in der Tat, was wir essen – unsere Ernährung kann sich im Profil der Antikörper im Blut widerspiegeln. Es wird erwartet, dass sich diese Profile bei Personen, die viel rotes Fleisch essen, gegenüber denen unterscheiden, die dies nicht tun. Aus vielen anderen Studien wissen wir auch, dass ein hoher Verzehr von rotem Fleisch mit Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung steht. Daher versuchen wir, Signaturen spezifischer Antikörper zu finden, die bei Menschen mit einem Risiko für die Entwicklung solcher Krankheiten frühzeitig auftreten“, sagt Padler-Karavani.
Drucken von Glykanen, um Biomarker für Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu ermitteln
Um den Zusammenhang zu entschlüsseln und herauszufinden, ob die Glykane als Biomarker verwendet werden können, stellte das Team die Glykane, die mit Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht werden könnten, im Nanodruckverfahren her. Es handelt sich dabei um ein innovatives Druckverfahren. „Wir drucken eine sehr kleine Stelle auf einen Objektträger, sodass wir Tausende von Blutproben sehr schnell mit Hunderten von nano-gedruckten Glykanen vergleichen können. Dafür nutzen wir einen speziellen Nanodrucker, mit dem wir annähernd 1 000 Arrays pro Druckvorgang drucken können.“ Nach dem Druck haften die Glykane fest auf den Objektträgern. Dann exponiert das Team antikörperreiches menschliches Serum oder Plasma den aufgedruckten Glykanen auf der Glasoberfläche. Padler-Karavani liefert eine Erklärung: „Wenn eine bestimmte Person einen Antikörper hat, der an eines oder mehrere der aufgedruckten Glykane auf dem Array binden kann, dann können wir ihn nachweisen. Auf diese Weise wird bei jedem Individuum nur ein Teil der aufgedruckten Glykane erkannt. Wir suchen nach solchen Strichcodes/Signaturen, die Personen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen gemeinsam ist, und vielleicht auch nach anderen Signaturen, die bei Personen mit Krebs vorkommen.“
Antikörper-Signaturtests könnten in Zukunft als Heimtests verfügbar sein
Gegenwärtig verwendet das Team spezielle Maschinen zur Analyse der Proben. Doch in Planung sind weitere Entwicklungen, die es jedem ermöglichen, dies zu Hause zu tun, so wie es heute bei COVID-Heimtests möglich ist. Zudem angedacht ist ein etwas anspruchsvolleres Format, das in der Klinik mit größerer Genauigkeit verwendet werden könnte. „Wir wären dann möglicherweise in der Lage, bestimmte Ernährungsweisen für bestimmte Antikörpersignaturen zu empfehlen“, fügt Padler-Karavani hinzu. Dieses Projekt eröffnet neue Möglichkeiten für die Untersuchung, wie „zuckerhaltige Bluttests“ eingesetzt werden könnten, um zu erkennen, welche andere Krankheiten vorliegen könnten welche Faktoren diese beeinflussen. Wird es solche Tests schon bald in einer Apotheke in unserer Nähe geben? „Wir haben einen ersten Geschäftsplan aufgestellt, und ein kommerzielles Unternehmen hat bereits Interesse an unseren Studienergebnissen und unserer Technologie bekundet. Im aktuellen Stadium möchten wir die Entwicklung auf der Grundlage von Lizenzen oder Partnerschaften fortsetzen“, meint Padler-Karavani.
