Entwicklung Glykan-basierter Biomarker für die Frühdiagnose der Alzheimer-Krankheit

Abstract

Bei der Alzheimer-Krankheit handelt es sich um eine nicht aufzuhaltende, stetig fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, deren frühzeitige Diagnose entscheidend für den weiteren Krankheitsverlauf ist. Aktuell angewandte, Liquor-basierte Biomarker sind zwar etabliert, weisen jedoch mitunter Limitationen hinsichtlich Frühdiagnose und Invasivität auf. Diese Arbeit widmet sich daher der systematischen Glykoanalytik von Liquor und Serum mit dem Ziel, Glykan-basierte Biomarker für die Frühdiagnose der Alzheimer-Krankheit zu identifizieren.

Ein neu entwickeltes Protokoll ermöglichte erstmals eine vollständige Analyse des Liquorglykoms hinsichtlich der darin vorkommenden freien, N- und O-Glykane mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie. Im Rahmen eines Screenings von 262 Liquorproben zeigten sich signifikante Unterschiede hinsichtlich spezifischer Glykanstrukturen zwischen Alzheimer-Patient:innen und Kontrollpatient:innen. Parallel dazu wurde eine innovative, datenunabhängige Massenspektrometrie-Technik zur Analyse von Glykopeptiden in 90 Liquorproben ohne deren vorherige Anreicherung angewandt. Aus über 11.000 generierten Peptiden konnten 498 Proteine, darunter 274 Glykoproteine, identifiziert werden. Dabei handelte es sich unter anderem auch um zahlreiche mit der Alzheimer-Krankheit assoziierte Proteine mit auffälligen Glykosylierungsmustern.

Zusätzlich dazu wurde ein robustes und reproduzierbares Analyseprotokoll für die Detektion von Glykosaminoglykanen mittels MALDI-TOF-MS entwickelt. Dieses soll nachfolgend ebenfalls bei der Entwicklung eines Glykan-basierten Biomarkers für die Frühdiagnose der Alzheimer-Krankheit angewendet werden. Durchgeführte Vorversuche zeigten vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der Unterscheidung von Alzheimer-Patient:innen und Kontrollpatient:innen.

Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden die Grundlage für die Entwicklung neuartiger, Glykan-basierter Biomarker für die Frühdiagnose der Alzheimer-Krankheit.