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#Neues aus der Industrie
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Sensor: Alzheimer-Früherkennung bis zu 17 Jahre im Voraus
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Die Demenzerkrankung Alzheimer hat einen symptomfreien Verlauf von 15 bis 20 Jahren, bevor die ersten klinischen Symptome auftauchen. Mit einem in Bochum entwickelten Immuno-Infrarot-Sensor kann ein Forscherteam Anzeichen der Alzheimer-Krankheit im Blut bis zu 17 Jahre vor dem Auftreten erster klinischer Symptome nachweisen.
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Der Sensor detektiert die Fehlfaltung des Protein-Biomarkers Amyloid-beta. Bei fortschreitender Krankheit führt diese Fehlfaltung zu charakteristischen Ablagerungen im Gehirn, sogenannten Plaques.
"Unser Ziel ist es, mit einem einfachen Bluttest das Risiko für eine spätere Alzheimer-Demenz zu bestimmen, noch bevor sich die giftigen Plaques im Gehirn bilden können, damit rechtzeitig eine Therapie eingeleitet werden kann", sagt Professor Klaus Gerwert, Gründungsdirektor des Zentrums für Proteindiagnostik (PRODI) der Ruhr-Universität Bochum. Sein Team kooperierte für die Studie mit einer Gruppe am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg (DKFZ) unter der Leitung von Professor Hermann Brenner.
Die mit dem Immuno-Infrarot-Sensor erzielten Ergebnisse veröffentlichte das Team in der Zeitschrift Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association. Diese Studie wird durch eine in der gleichen Zeitschrift veröffentlichte Vergleichsstudie unterstützt, in der die Forscher die komplementäre Einzelmolekül-Array-Technologie (SIMOA) verwendeten.
Die Forscher analysierten Blutplasma von Teilnehmern der im Saarland durchgeführten ESTHER-Studie auf potenzielle Alzheimer-Biomarker. Die Blutproben waren zwischen 2000 und 2002 entnommen und anschließend eingefroren worden. Damals waren die Studienteilnehmer zwischen 50 und 75 Jahre alt und hatten noch keine Alzheimer-Diagnose erhalten. Für die aktuelle Studie wurden 68 Teilnehmer ausgewählt, bei denen während der 17-jährigen Nachbeobachtungszeit eine Alzheimer-Krankheit diagnostiziert worden war, und mit 240 Kontrollpersonen ohne eine solche Diagnose verglichen. Das Team um Klaus Gerwert und Hermann Brenner wollte herausfinden, ob sich in den Blutproben bereits zu Beginn der Studie Anzeichen der Alzheimer-Krankheit finden lassen.
Der Immuno-Infrarot-Sensor konnte die 68 Probanden, die später an Alzheimer erkrankten, mit einer hohen Testgenauigkeit identifizieren. Zum Vergleich untersuchten die Forscher andere Biomarker mit der komplementären, hochsensiblen SIMOA-Technologie - insbesondere den Biomarker P-tau181, der derzeit in verschiedenen Studien als vielversprechender Biomarker-Kandidat vorgeschlagen wird. "Anders als in der klinischen Phase eignet sich dieser Marker jedoch nicht für die frühe symptomfreie Phase der Alzheimer-Krankheit", fasst Klaus Gerwert die Ergebnisse der Vergleichsstudie zusammen. "Überraschenderweise haben wir festgestellt, dass die Konzentration des Gliafaserproteins (GFAP) die Krankheit bis zu 17 Jahre vor der klinischen Phase anzeigen kann, wenn auch deutlich ungenauer als der Immuno-Infrarot-Sensor." Durch die Kombination von Amyloid-beta-Fehlfaltung und GFAP-Konzentration konnten die Forscher die Genauigkeit des Tests im symptomfreien Stadium noch weiter erhöhen.
Die Bochumer Forscher hoffen, dass eine Frühdiagnose anhand der Amyloid-beta-Fehlfaltung dazu beitragen könnte, Alzheimer-Medikamente in einem so frühen Stadium einzusetzen, dass sie deutlich besser wirken - zum Beispiel das kürzlich in den USA zugelassene Medikament Aduhelm. "Wir wollen mit dem Fehlfaltungstest ein Screening-Verfahren für ältere Menschen etablieren und ihr Risiko, an Alzheimer-Demenz zu erkranken, bestimmen", sagt Klaus Gerwert. "Die Vision unseres neu gegründeten Start-ups betaSENSE ist, dass die Krankheit in einem symptomfreien Stadium gestoppt werden kann, bevor irreversible Schäden auftreten." Auch wenn sich der Sensor noch in der Entwicklungsphase befindet, wurde die Erfindung bereits weltweit patentiert. Ziel von BetaSENSE ist es, den Immuno-Infrarot-Sensor auf den Markt zu bringen und als Diagnosegerät zuzulassen, damit er in klinischen Labors eingesetzt werden kann.
Das im Frühjahr 2021 von der FDA in den USA zugelassene Medikament Aduhelm beseitigt nachweislich Amyloid-Beta-Plaques im Gehirn. Frühere Studien haben jedoch gezeigt, dass es nur eine geringe Wirkung auf klinische Symptome wie Gedächtnisverlust und Desorientierung hat. Daher beschloss die Europäische Arzneimittelagentur im Winter 2021, das Medikament in Europa nicht zuzulassen. "Bisher sind klinische Studien für Alzheimer-Medikamente reihenweise gescheitert, offenbar weil die etablierten Plaque-Tests, die in den Studien verwendet werden, die Krankheit nicht rechtzeitig erkennen", sagt Gerwert. "Es scheint, dass Plaques, wenn sie sich einmal abgelagert haben, irreversible Schäden im Gehirn verursachen." Bei den bisherigen Tests werden die Plaques entweder direkt im Gehirn mit der aufwändigen und teuren PET-Scan-Technik nachgewiesen oder indirekt auf weniger aufwändige Weise über Protein-Biomarker-Konzentrationen im invasiv gewonnenen Liquor mit ELISA- oder Massenspektrometrie-Technik bestimmt. Im Gegensatz zur etablierten Plaque-Diagnostik zeigt der Immuno-Infrarot-Sensor die frühere Fehlfaltung von Amyloid-beta an, die die spätere Plaque-Ablagerung verursacht. "Allerdings wird noch kontrovers diskutiert, ob diese Fehlfaltung die Ursache der Alzheimer-Krankheit ist oder nur eine Begleiterscheinung", betont Gerwert. "Für den therapeutischen Ansatz ist diese Frage entscheidend, für die Diagnose ist sie jedoch irrelevant. Die Fehlfaltung zeigt den Beginn der Alzheimer-Krankheit an"
"Der exakte Zeitpunkt der therapeutischen Intervention wird in Zukunft noch wichtiger werden", prognostiziert Léon Beyer, Erstautor und Doktorand im Team von Klaus Gerwert. "Der Erfolg zukünftiger Medikamentenstudien wird davon abhängen, dass die Studienteilnehmer richtig charakterisiert sind und bei Studienbeginn noch keine irreversiblen Schäden aufweisen."