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Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein in-vitro Verfahren zur Diagnose,
Risikoabschätzung und/oder
Verlaufskontrolle von Sepsis oder generalisierten akuten Entzündungen
unter Verwendung von Transthyretin (TTR) als Biomarker gemäß Anspruch 1,
die Verwendung von TTR für
die Erzeugung von Antikörpern
für diagnostische
und therapeutische Zwecke gemäß Anspruch
12, einen Kit zur in vitro Diagnose, Risikoabschätzung und/oder Verlaufskontrolle
von Sepsis oder generalisierten akuten Entzündungen unter Verwendung von
Komponenten, welche eine Bestimmung von TTR ermöglichen, gemäß Anspruch
13.
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Die
Erfindung betrifft Transthyretin, inbesondere einen Transthyretin-Precursor und davon
abgeleitete Derivative. Der aus Gründen der Lesbarkeit verwendete
Begriff TTR steht stellvertretend für Transthyretin, den Transthyretin-Precursor
sowie abgeleitete Derivative und Mutationen und stellt keine Einschränkung der
Erfindung dar.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur in vitro Diagnose,
Risikoabschätzung und/oder
Verlaufskontrolle von Sepsis oder generalisierten akuten Entzündungen
unter Verwendung des Proteins gemäß SEQ-ID 1 als Biomarker.
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Trotz
Fortschritten im pathophysiologischen Verständnis und der supportiven Behandlung
von Intensivpatienten sind generalisierte inflammatorische Zustände wie
SIRS (systemic inflammatory response syndrome) und Sepsis, definiert
entsprechend der ACCP/SCCM Konsensuskonferenz aus dem Jahre 1992
[1], bei Patienten auf Intensivstationen sehr häufig auftretende und erheblich
zur Sterblichkeit beitragende Erkrankungen [2-3]. Die Sterblichkeit
beträgt
ca. 20 % bei SIRS, ca. 40 % bei Sepsis und steigt bei Entwicklung
von multiplen Organdysfunktionen bis auf 70-80 % an [4-6]. Der Morbiditäts- und Letalitätsbeitrag
von SIRS und Sepsis ist von fachübergreifender
klinisch-medizinischer Bedeutung, denn dadurch werden in zunehmendem
Maße die Behandlungserfolge
der fortgeschrittensten Therapieverfahren zahlreicher medizinischer
Fachgebiete (z.B. Traumatologie, Neurochirurgie, Herz-/Lungenchirurgie,
Viszeralchirurgie, Transplantationsmedizin, Hämatologie/Onkologie, etc.)
gefährdet,
denen ohne Ausnahme eine Erhöhung
des Krankheitsrisikos für
SIRS und Sepsis immanent ist. Dies drückt sich auch im kontinuierlichen
Anstieg der Häufigkeit der
Sepsis aus: zwischen 1979 und 1987 um 139% von 73,6 auf 176 Krankheitsfälle je 100.000
Krankenhauspatienten) [7]. Die Senkung der Morbidität und Letalität einer
Vielzahl von schwer erkrankten Patienten ist daher an einen gleichzeitigen
Fortschritt in der Vorbeugung, Behandlung und insbesondere der Erkennung
und Verlaufsbeobachtung der Sepsis und schweren Sepsis gebunden.
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Auf
molekularer Ebene wird als Sepsis ein Krankheitsbild bezeichnet,
welches durch pathogene Mikroorganismen verursacht wird. Auf dem
Boden der Erschöpfung
Infektionsort-naher, molekularer Kontroll- und Regulationsmöglichkeiten
entwickelt sich eine generalisierte, den ganzen Organismus umfassende
Entzündungsreaktion,
die für
die vom Arzt nachgewiesenen klinischen Symptome/Diagnosekriterien/SIRS-Kriterien
nach [1] verantwortlich ist. Dieser generalisierte, inflammatorische
Zustand (als Sepsis nach [1] definiert) geht mit Zeichen der Aktivierung
verschiedener Zellsysteme (endotheliale Zellen, aber auch aller
leukozytären
Zellsysteme und vor allem des Monozyten/Makrophagensystems) einher. Schließlich schädigen molekulare
Mechanismen, die eigentlich den Wirt gegen invasive Mikroorganismen schützen sollen,
dessen eigene Organe/Gewebe und tragen so entscheidend zur Entwicklung
der vom Kliniker gefürchteten
Organdysfunktionen bei [8-11].
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Der
Sepsisbegriff hat im Laufe der Zeit einen erheblichen Bedeutungswandel
erfahren. Eine Infektion bzw. der dringliche Verdacht auf eine Infektion sind
auch heute noch wesentlicher Bestandteil aktueller Sepsisdefinitionen.
Besondere Berücksichtigung
findet jedoch dabei die Beschreibung Infektionsort-ferner Organfehlfunktionen
im Rahmen der inflammatorischen Wirtsreaktion. Im internationalen Schrifttum
haben sich zwischenzeitlich die Kriterien der Konsensuskonferenz
des „American
College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine Consensus
Conference (ACCP/SCCM)" aus
dem Jahr 1992 am breitesten zur Definition des Sepsis-Begriffs durchgesetzt
[1]. Entsprechend dieser Kriterien [1] werden die klinisch definierten
Schweregrade „systemic
inflammatory response syndrom" (SIRS), „Sepsis", „severe
Sepsis" und „septic
shock" unterschieden.
Als SIRS wird dabei die systemische Antwort des inflammatorischen
Systems auf einen infektiösen
oder nichtinfektiösen
Reiz definiert. Dazu müssen
mindestens zwei der folgenden klinischen Kriterien erfüllt sein:
Fieber > 38°C oder Hypothermie < 36°C, eine Leukozytose > 12G/l oder eine Leukopenie < 4G/l bzw. eine
Linksverschiebung im Differentialblutbild, eine Herzfrequenz von über 90/min, eine
Tachypnoe > 20 Atemzüge/min oder
ein PaCO2 (Partialdruck des Kohlendioxid im arteriellen Blut) < 4,3 kPa. Als Sepsis
werden solche klinischen Zustände
definiert, bei denen die SIRS-Kriterien erfüllt sind und ursächlich eine
Infektion nachgewiesen wird oder zumindest sehr wahrscheinlich ist.
Eine schwere Sepsis ist vom zusätzlichen
Auftreten von Organfehlfunktionen gekennzeichnet. Häufige Organfehlfunktionen
sind Änderungen
der Bewusstseinslage, eine Oligurie, eine Laktazidose oder eine
Sepsisinduzierte Hypotension mit einem systolischen Blutdruck von
weniger als 90 mmHg bzw. ein Druckabfall um mehr als 40 mmHg vom
Ausgangswert. Wenn eine solche Hypotension nicht durch die Verabreichung von
Kristalloiden und/oder Kolloiden zu beheben ist und es zusätzlich zu
einer Katecholaminpflichtigkeit des Patienten kommt, so spricht
man von einem septischen Schock. Dieser wird bei etwa 20 % aller
Sepsispatienten nachgewiesen.
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Sepsis
ist das klinische Ergebnis von komplexen und stark heterogenen molekularen
Vorgängen,
die gekennzeichnet sind durch eine Einbeziehung von vielen Komponenten
und deren Wechselwirkungen auf jeder organisatorischen Ebene des menschlichen
Körpers:
Gene, Zellen, Gewebe, Organe. Die Komplexität der zugrunde liegenden biologischen
und immunologischen Prozesse haben viele Arten von Forschungsstudien
hervorgerufen, die einen weiten Bereich klinischer Aspekte umfassen.
Eines der hieraus zu erkennenden Ergebnisse war, dass die Bewertung
neuer Sepsis-Therapien durch relativ unspezifische, klinisch-basierte
Einschlusskriterien, welche die molekularen Mechanismen in nicht ausreichender
Weise wiedergeben, erschwert wird [12]. Gleichfalls bestehen auf
Grund der mangelnden Spezifität
der heutigen Sepsis- und SIRS-Diagnose beim
Kliniker große
Unsicherheiten, ab welchem Zeitpunkt ein Patient einer spezialisierten
Therapie, beispielsweise mit Antibiotika, die ihrerseits beträchtliche
Nebenwirkungen haben können,
zugeführt
werden soll [12].
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Bahnbrechende
Entdeckungen in Molekularbiologie und Immunologie während der
letzten zwei Jahrzehnte ließen
ein vertieftes, mehr an den grundlegenden Mechanismen orientiertes
Verständnis
der Sepsis entstehen. Das dadurch entstandene Wissen um relevante
Targets bildete wiederum die Basis für die Entwicklung gezielter
und adjuvanter Therapiekonzepte, welche hauptsächlich auf der Neutralisierung
wesentlicher Sepsismediatoren beruhen [13-16]. Eine Ursache für das Scheitern
fast aller immunmodulatorischer Therapieansätze in klinischen Studien – trotz
Effektivität
im Tierexperiment – wird
in der nur schlechten Korrelation zwischen den klinischen, eher
symptomatisch orientierten Diagnosekriterien und den grundlegenden
Mechanismen einer generalisierten Immunantwort gesehen [12, 17-18].
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Rückblickend
erstaunt dies nicht, da bereits gesunde Menschen bei alltäglichen
Verrichtungen Veränderungen
der Herz- bzw. Atemfrequenz aufweisen können, welche per Definition
bereits die Diagnose eines SIRS zuließen. Bei Berücksichtigung
unserer heutigen biomedizinischen Möglichkeiten muss es als Anachronismus
erscheinen, dass jährlich 751.000
Patienten in den USA anhand o.g. ACCP/SCCM Kriterien diagnostiziert,
klassifiziert und behandelt werden. Von namhaften Autoren wird deshalb
schon lange kritisiert, dass zu Lasten einer verbesserten Sepsisdiagnose
in der vergangenen Dekade zuviel Energie und finanzielle Ressourcen
für die Suche
nach einem „magic
bullet" der Sepsistherapie aufgewendet
wurden [19]. Auch fordern kürzlich
publizierte Expertenmeinungen, dass zu einem besseren pathophysiologischen
Verständnis
der Sepsis eine Modifizierung der Konsensuskriterien nach [1] erforderlich
ist [20-21]. Außerdem
besteht unter vielen Medizinern Einigung darüber, dass die Konsensuskriterien
nach [1] keiner spezifischen Definition von Sepsis entsprechen.
So zeigte eine von der European Society of Intensive Care Medicine
(ESICM) durchgeführte
Umfrage, dass 71 % der befragten Ärzte Unsicherheit bei der Diagnosestellung
einer Sepsis, trotz langjähriger
klinischer Erfahrungen, hatten [22].
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Aufgrund
der oben genannten Probleme mit der Anwendung der Konsensuskriterien
nach [1] werden unter Intensivmedizinern Vorschläge für eine sensitivere und spezifische
Definitionen der verschiedenen Schweregrade der Sepsis diskutiert
[2, 23]. Neu ist dabei vor allem, dass molekulare Veränderungen
direkt in die Beurteilung der Schwere einer Sepsis, aber auch den
Einschluss in innovative Behandlungsverfahren der Sepsis (wie z.B.
die Therapie mit aktiviertem rekombinanten Protein C) einbezogen
werden sollen. Dieser Konsensusprozess [23], der gegenwärtig von
fünf internationalen
Fachgesellschaften getragen wird, ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch längst nicht
abgeschlossen. Ziel ist die Etablierung eines Systems zur Schweregradbeurteilung
der Sepsis, das es ermöglicht,
Patienten anhand ihrer individuellen Patientenreaktion auf der Basis
ihrer prädisponierenden
Bedingungen, der Art und des Ausmaßes der Infektion, der Art
und der Schwere der Wirtsantwort sowie des Grads der begleitenden
Organdysfunktionen zu klassifizieren. Das beschriebene System wird
mit PIRO, abkürzt
nach den englischen Begriffen für „Predisposition", „Insult
Infection", „Response" und „Organ
dysfunction", bezeichnet.
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Zur
Vereinheitlichung der Definitionen der häufigsten Infektionen auf Intensivstationen
wurden kürzlich
Ergebnisse der Consensus Conference des Internationalen Sepsis Forums
veröffentlicht
[24]. Durch Anwendung dieser einheitlicher Definitionen wird es
zukünftig
möglich
sein, die Auswahl der Patienten für klinische Studien anhand
prospektiv definierter Infektionskategorien zu stratifizieren und
somit die Variabilität
zwischen den verschiedenen Patientengruppen zu reduzieren.
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Verglichen
mit den Konsensuskriterien nach [1] sollen in der Zukunft zusätzliche
molekulare Parameter in die Diagnosestellung einbezogen werden [23],
um so eine verbesserte Korrelation der molekularen inflammatorischen/immunologischen Wirtsantwort
mit dem Schweregrad der Sepsis zu ermöglichen, aber auch Aussagen
zur individuellen Prognose abzuleiten. Nach solchen molekularen
Biomarkern wird derzeit von verschiedenen wissenschaftlichen und
kommerziellen Gruppen intensiv gesucht [25]. Bisherige Parameter
wie z.B. die Bestimmung des C-reaktiven Proteins oder des Procalcitonin
(PCT) werden nicht allen klinischen Anforderungen gerecht werden
und sind beispielsweise nicht in der Lage den Ausbruch einer Sepsis
nach Operationen oder Polytrauma frühzeitig anzuzeigen [26].
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Aufgrund
der unzureichenden Spezifität
und Sensivität
der Konsensuskriterien nach [1], der unzureichenden diagnostischen
Eignung bisheriger Biomarker für
die Beschreibung des Immun-/Entzündungsstatus
von Sepsispatienten und des mangelhaften oder verspäteten Nachweises
der Ursache der Infektion besteht daher ein dringender Bedarf für neue diagnostische
Verfahren, welche die Fähigkeit des
Fachmanns verbessern sollen, den Krankheitsverlauf bei Sepsis frühzeitig
vorherzusagen, im klinischem Verlauf vergleichbar zu gestalten und
bezüglich
der individuellen Prognose und dem Ansprechen auf spezifische Behandlungen
Aussagen abzuleiten.
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Transthyretin,
auch bekannt als Prä-Albumin,
ist ein Akut-Phase-Protein, dessen Expression durch IL 6 und/oder
IL1 negativ reguliert wird [27, 28].
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TTR
ist ein Tetramer mit einem Molekulargewicht von etwa 15kDa und hat
eine Halbwertzeit von 2-3 Tagen [29]. Transthyretin wird hauptsächlich in der
Leber und im Plexus choroideus synthetisiert und anschließend im
Serum bzw. dem Liquor cerebrospinalis sezerniert wird. TTR ist am
Transport von Schilddrüsenhormonen
beteiligt und bindet sehr stark Thyroxin [30]. Ebenfalls ist aus
Afolabi et al. bekannt, dass TTR in Verbindung mit Albumin, Retinol-bindenen
Protein sowie Apolipoprotein A1 als Nährstoff-Transportprotein dient [31]. Von Means
et al. und Clark et al. ist TTR als Marken für den Nährstoffgehalt beschrieben [32,
33]. Weiterhin wurde TTR im Zusammenhang mit Amyloidose [34] und
Alzheimer [35] beschrieben.
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Obwohl
in verschiedene Studien Korrelationen zwischen der Konzentration
von TTR und verschiedenen pathologischen Zuständen beschrieben wurden, ist
aus dem Stand der Technik kein Hinweis gegeben, der eine Messung
des TTR-Gehalts im Plasma zur in vitro Diagnose einer Sepsis oder
generalisierten akuten Entzündungen
gezeigt oder nahe legt hat.
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In
US 2004 009 581 ist TTR
als diagnostischer Marker für
die Permeabilität
der Blut- Schranken (Blut-Hirn-Schranke, Blutschranke zur Zerebrospinalflüssigkeit)
beschrieben [36].
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Aus
Pinella et al. ist bekannt, dass das Verhältnis von C-reaktiven Protein
zu TTR mit der Schwere von Multiorganversagen korreliert [37]. Erniedrigte
Konzentrationen von TTR wurden in verschiedenen Publikationen beschrieben.
So haben Cynober und Kollegen reduzierte Werte von TTR in Verbrennungspatienten
gefunden [38]. In der gleichen Studie konnte gezeigt werden, dass
sich die TTR-Konzentrationen zwischen Überlebenden und Nicht-Überlebenden
unterscheiden. So konnten hier erniedrigte Werte bei den überlebenden
Verbrenungspatienten mit Sepsis gemessen werden. Diese Beobachtungen
stehen jedoch im Widerspruch zu der Studie von Rogy et al., in der
keine signifikanten Unterschiede zwischen Überlebenden und Nicht-Überlebenden
Patienten gefunden wurde [39]. Ebenfalls erniedrigte Werte von Transthyretin
konnten postoperativen Verlauf bei Kindern mit bzw. ohne infektiöse Komplikationen
[40], bei Neonatensepsis [41] bzw. bei Patienten mit septischen
Komplikationen im Vergleich zu komplikationslosen Patienten und
Kontrollen [42] gezeigt werden.
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Ausgangspunkt
für die
in der vorliegenden Patentanmeldung offenbarte Erfindung ist die
in systematischer Forschung nach neuen geeigneten Biomarkern für die Diagnose
von Sepsis gewonnene Erkenntnis, dass der Gehalt an TTR in Plasma
von Patienten mit Sepsis signifikant erhöht ist, im Vergleich zu Patienten
mit einer akuten generalisierten Entzündung (SIRS). Die Bestimmung
der Konzentration an TTR lassen es somit zu, auf das Vorliegen,
den Verlauf und/oder den Therapieerfolg bei einer Sepsis oder einer
generalisierten akuten Entzündung
zu schließen.
Diese Unterscheidung ist mit den bisher zur Diagnose verwendeten
Proteinmarkern (z.B. Procalcitonin (PCT) oder C-Reaktives Protein
(CRP)) klinischen Parametern nicht möglich, aber für die Einleitung
einer spezialisierten intensivmedizinischen Therapie und damit für das Verbessern
der individuellen Prognose für
das Überleben
sehr bedeutungsvoll.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe
der gewonnenen Erkenntnisse Verfahren für die in vitro Diagnose einer generalisierten
akuten Entzündung
oder Sepsis zur Verfügung
zu stellen und somit die o.g. unzureichenden Diagnosemöglichkeiten
bedeutend zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren
zur in vitro Diagnose einer generalisierten akuten Entzündung oder
Sepsis zur Verfügung
zu stellen, welche die in vitro Bestimmung der Konzentration von
TTR in der biologischen Proben eines Patienten ermöglichen.
Ebenso werden mit der Erfindung Verfahren ermöglicht, neue Detektionsmöglichkeiten
basierend auf der Verwendung von TTR zu entwickeln. Außerdem bildet
die Erfindung die Grundlage für
die Entwicklung neuer therapeutischer Wirkstoffe.
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Verfahrenstechnisch
wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Im
Hinblick auf eine Verwendung, wird die Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 12 gelöst.
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Ein
Kit gemäß Anspruch
13 löst
die Aufgabe ebenfalls.
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Insbesondere
beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Diagnose, Risikoabschätzung und/oder
Verlaufskontrolle von Sepsis oder generalisierten akuten Entzündungen,
dadurch gekennzeichnet, dass man in einer biologischen Probe eines Menschen
den Gehalt von TTR und davon abgeleitete Derivaten bestimmt und
aufgrund des Ergebnisses auf das Vorliegen, den Verlauf und/oder
den Therapieerfolg bei einer Sepsis oder einer generalisierten akuten
Entzündung,
schließt.
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In
einem bevorzugten Verfahren kann auf eine Sepsiserkrankung geschlossen
werden, falls der Gehalt an TTR oder davon abgeleiteten Derivaten
bei Patienten mit Sepsis signifikant erhöht ist gegenüber dem
Gehalt von TTR bei SIRS-Patienten.
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In
einem weiteren bevorzugten Verfahren hat das TTR die Aminosäuresequenz
gemäß Seq-ID
#1.
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Es
ist dem Fachmann klar, dass unter dem Begriff Derivate jegliche
Mutationen, Modifikationen des TTR, oder Peptide oder Nukleinsäuren, welche vom
TTR abgeleitet werden können,
verstanden werden. Solche Modikfikationen können beispielweise prä- oder posttranslationalen
Charakters sein, z.B. Glykosylierung, Proteolytische Spaltung von
Proteinen, Methylierung, Phosphorylierung, Sulfatierung, Prenylierung.
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Der
Gehalt des TTR wird aus Vollblut, Blutbestandteilen oder der Leber
bestimmt. Eine bevorzugtes Verfahren ist die Bestimmung des TTR-Gehalts
aus dem Plasma oder Serum der Patienten.
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Für die meßtechnische
Bestimmung des TTR kommen verschiedene, dem Fachmann bekannte Verfahren
zum Einsatz. Bevorzugt werden dabei immundiagnostische Verfahren
eingesetzt. Hierbei kommen üblicherweise
Antiköper-Assays zum
Einsatz, welche gegen das TTR gerichtete Antikörper beinhalten. Beispiele
solcher Messverfahren sind ELISA, Western Blot, Immunopräzipitation
oder FACS-Analysen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden Verfahren eingesetzt, die neben der Bestimmung von TTR auch
parallel die Bestimmung weiterer Biomarker zur Diagnose, Risikoabschätzung und/oder
Verlaufskontrolle von SIRS oder Sepsis ermöglichen. Solche weiteren Biomarker
können
beispielsweise Protein- und/oder Genaktivitätsmarker darstellen, welche
mit Proteinchips oder immunchromatographischen Messvorrichtungen
bestimmt werden.
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Die
erfindungsgemäßen Verfahren
können mit
dem Fachmann bekannten computer-gestützten Auswerteeinheiten ausgewertet
werden. Hierbei können
die Messwerte der TTR-Konzentration direkt oder über ein umgewandeltes Signal
als Input für
die Auswerteeinheit dienen, darin verarbeitete werden und über eine
graphische oder sonstiges Darstellung zur Auswertung dargestellt
werden.
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Die
Erfindung umfasst auch die Verwendung des TTR für die Gewinnung von gegen TTR
gerichteten Antikörpern
und/oder davon abgeleitete Derivate. Solche abgeleiteten Derivate
sind beispielsweise (mono,bi,tri) Fab-Fragmente, Fv-Fragmente, SFv-(Single
Chain Antikörper),
Di-, Tri-, oder Tetrabodies sein. Die Antikörper können mono- oder polyklonale
Antiköper
sein. Solche Antikörper
und/oder davon abgeleitete Derivate können über verschiedene, dem Fachmann
bekannte Verfahren, wie z.B. die Hybridom-Technologie oder rekombinante Verfahren wie
die Phagen-Display-Technolgie,
gewonnen werden. Die auf dieser Basis gewonnenen Antikörper können in
diagnostischen Testsystemen oder zur therapeutischen Nutzung eingesetzt
werden. Eine solche therapeutische Nutzung kann beispielsweise durch
Einsatz solcher Antikörper
und/oder davon abgeleitete Derivate in therapeutischen Impfungen,
Injektion oder Gentherapie erfolgen.
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Die
Erfindung umfasst auch die Verwendung des TTR oder davon abgeleiteten
Derivaten für
den therapeutischen Einsatz bei Entzündungserkrankungen. Ein solcher
therapeutischer Einsatz kann z.B.
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durch
direkte Zugabe von TTR oder durch kontrollierte Gentherapie als
TET-ON/TET-OFF System
erfolgen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst die Erfindung Kits zur Diagnose, Risikoabschätzung und/oder
Verlaufskontrolle von Sepsis oder generalisierten akuten Entzündungen.
Solche Kits können TTR
und/oder dessen Derivate und/oder Komponenten enthalten, welche
TTR und/oder dessen Derivate spezifisch erkennen. Solche Komponenten
können beispielsweise
Antikörper,
Antikörperfragmente,
Nukleinsäuren,
Peptidonukleotide oder Aptamere sein. Weiterhin können solche
Kits Reagenzien enthalten, welche zur Probenvorbereitung oder Detektion
benötigt
werden. Solche Reagenzien sind z.B. Farbstoffe, Enzyme, Primer,
radioaktive Substanzen, Puffer oder Trägermaterialien sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Kit Bestandteil einer Vorrichtung, welche verschiedene Schritte
der Bestimmung und/oder Auswertung der TTR-Konzentration semi- oder
vollautomatisch ausführt.
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Weitere
Vorteile und Merkmal der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund
der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 detaillierte
Charakteristika der Patientengruppen.
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Ausführungsbeispiel
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Das
Ausführungsbeispiel
beschreibt ein Verfahren zur in vitro Bestimmung von TTR bei Sepsispatienten
und die Eignung von TTR zur Unterscheidung zwischen Patienten mit
einer akuten generalisierten Entzündung und einer Sepsis.
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Für die Untersuchungen
wurden die Plasmaproben von folgenden zwei Patientenkollektiven
untersucht:
Kontrollgruppe: Diese Gruppe umfasste 31 Patienten,
welche im Laufe ihrer intensivmedizinischen Behandlung niemals Zeichen
einer Infektion aufwiesen und bei denen Procalcitonin (PCT)-Konzentrationen nur
im Normbereich (≤ 0.3
ng/ml) gemessen wurden. Die Plasmaproben sämtlicher Patienten dieser Patientengruppe
wurden vereinigt und ein 8 ml-Aliquot entnommen.
Sepsis-Patienten:
Diese Gruppe umfasste 44 intensivmedizinisch behandelte Patienten
mit unterschiedlichen Schweregraden an Sepsis und Organdysfunktionen
und signifikant erhöhten
PCT-Konzentration (≥ 0.3
ng/ml). Die Plasmaproben sämtlicher Patienten
dieser Patientengruppe wurden ebenfalls vereinigt und ein 8 ml-Aliquot
entnommen.
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Detaillierte
Charakteristika der Patientengruppen sind in 1 dargestellt. 1 zeigt
eine Box-Plot Darstellung ausgewählter
klinischer Parameter der untersuchten Patientengruppen. Für den statistischen
Vergleich wurde ein geeigneter globaler Test angewandt (vgl. Legende
unterhalb der x Achse). Für
Vergleiche mit p < 0.05
wurde zusätzlich
der multiple t-Test post hoc durchgeführt. Statistisch signifikante
Unterschiede (p < 0.05)
sind hervorgehoben Das Ausführungsbeispiel
beschreibt ein Verfahren zur in vitro Bestimmung von TTR bei Sepsispatienten und
die Eignung von TTR zur Unterscheidung zwischen Patienten mit einer
akuten generalisierten Entzündung
(SIRS) und einer Sepsis.
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Probenvorbereitung
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Ammoniumsulfat-Präzipitation:
Jeweils 8 ml der vereinigten Plasma der Kontroll- und Sepsispatienten
(ca. 560 mg Gesamtprotein) wurden bei 0° C mit Ammoniumsulfat (40% Endkonzentration)
gefällt.
Die
Pellets wurden mit 40 mM Na-Phosphatpuffer gelöst und anschließend gegen
3 × 4
l 20 mM Phosphatpuffer, pH 7,2 dialysiert.
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Entfernung
der Immunglobuline: Eine ProteinG-Säule mit jeweils 5 ml Protein
G-Sepharose (Kapazität > 25 mg/ml) wurden für die Entfernung
von Immunglobulinen (IgG) eingesetzt. Die Chromatographie der Plasmaproben
wurde in Gegenwart von 20 mM Phosphatpuffer, pH 7,2 durchgeführt.
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Nach
der Abreicherung von Albumin und Immunglobulinen waren noch ca.
100 mg Gesamtprotein in den beiden Probenansätzen vorhanden. Vor der Anionenaustausch
Chromatographie wurden die beiden Ansätze gegen Tris-HCL, pH 8,0 dialysiert.
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Fraktionierung
der Proteine: Für
die Fraktionierung der Proteine der Plasmaproben wurde eine Anionenaustausch-Chromatographie
mittels ÄKTA-Purifier
(Amersham Biosciences) durchgeführt. Es
wurde eine Resource Q [Polystyrol/Divinylbenzol-Säulenmaterial
mit quarternären
Ammoniumgruppen] 6ml Anionenaustauscher-Säule verwendet. Die Ansätze wurden
zuvor auf 1 mM DTT eingestellt und durch einen 0,2 μm Filter
(Millipore) filtriert. Die Anionenaustausch-Chromatographie wurde
mit folgenden Puffer betrieben:
Puffer A: Tris-HCL, pH 8,0;
0,5 mM DTT.
Puffer B: Tris-HCL, pH 8,0; 1 M NaCl; 0,5 mM DTT.
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Die
Bindung der Probe an die äquilibrierte Säule und
das Auswaschen nichtbindender Proteine erfolgte mit 100% Puffer
A. Die Elution (Fraktionierung) wurde durch Verwendung eines programmierten
Stufengradienten mit 5, 10, 15, 20, 30, 60, und 100 % Puffer B durchgeführt. Dabei
sind jeweils 7 Fraktionen mit 50, 100, 150, 200, 300, 600 und 1000 mM
NaCl entstanden. Die Fraktionen wurden lyophilisiert und das Lyophilisat
mit ddH2O gelöst.
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Die
gelösten
Proteine wurden vor der Analyse zur Entsalzung gegen 20 mM Tris-HCl
dialysiert.
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Analyse der Proteinfraktionen
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Für die Analyse
wurden die Proteinfraktionen zunächst
einer isoeletrischen Fokussierung mittels 2D-Polyacrylgelelektrophorese
(2D-PAGE) unterzogen. Nach anschließender Anfärbung mit Silber wurden die
Spotintensitäten
der 2D-Gele kalkuliert und die Werte für die Kontrollpatienten mit
denen der Sepsispatienten verglichen. Nach Auswahl der Spots, die
signifikante Unterschiede der Spotintensitäten zwischen Kontroll- und
Sepsispatienten aufwiesen, wurden diese Spots massenspektrometrisch mittels
MALDI Peptide Mass Fingerprint (MALDI-PMF) identifiziert.
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Detaillierte Beschreibung
der Spotanalyse
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Für die vergleichende
Analyse wurden aus den entsprechenden Fraktionen jeweils 500 μg Protein
entnommen und mit Methanol und Chloroform gefällt. Die Pellets wurden mit
IEF-Lysis Puffer aufgenommen und resolubilisiert. Nach der Vervollständigung
des IEF-Puffers wurden die Proben einer isoelektrischen Fokussierung
in 17cm IEF-Strips (pH 5-8) unterzogen (Bio-Rad).
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IEF Programm:
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- Temperatur 20 °C
- Aktive Rehydrierung (50 V; 16 h; Pause nach Rehydrierung)
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Programmschritte:
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- S 01: 200 V; rapid slope; 2 h
- S 02: 400 V; rapid slope; 2 h
- S 03: 600 V; rapid slope; 2 h
- S 04: 1000 V; rapid slope; 2 h
- S 05: 2000 V; rapid slope; 2 h
- S 06: 3500 V; 40.000-60.000 V/h; 11 bis 17 min
- S 07: 250 V; 24 h
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Die
Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid Elektrophorese (SDS-PAGE) erfolgte
bei 15° C
unter Kühlung.
Für die
Kühlung
wird ein geschlossener Kühlkreislauf
verwendet (Lauda WK 1400). Die Elektrophorese wurde nach folgendem
Schema durchgeführt:
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Programmschritte:
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- 50 V; 1 h
- 80 V; 1 h
- 100 V; 1 h
- 300 V; 4,5 h
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Die
fertigen SDS-PAGE-Gele wurden entweder mit Coomassie Brilliant Blue
G250 angefärbt, oder
nach der Methode von Shevchenko mit Silber gefärbt [43].
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Die
Auswertung der Spotmuster erfolgte mit der 2D Gel-Auswertesoftware
PD-Quest (BIO-RAD). Für
die Normalisierung der entsprechenden Gele wurde eine globale Normalisierungsmethode über die
Gesamtintensität
aller validen Spots angewandt. Die Normalisierten Gele wurden in
einem „Matchset" zusammengefasst
und die übereinstimmenden
Proteinspots einander zugeordnet. Die normalisierten Spotintensitäten wurden
verglichen und Spots mit relativen Spotintensitäten > 2 bzw. < 0.5
wurden markiert. Die markierten Proteinspots, d.h. Spots, die auf eine
differentielle Plasma-Konzentration
einer spezifischen Proteinspezies hinweisen, wurden ausgeschnitten
und mit Hilfe des MALDI-Peptide Mass Fingerprint (MALDI-PMF) Verfahrens bzw.
mit MS/MS und dem Abgleich der Ergebnisse mit der Datenbank SwissProt-Datenbank
(Swiss Institute of Bioinformtics, http://www.swissprot.com) identifiziert.
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Ergebnisse
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Die
2D-Gele zeigten bei einer Beladung von ca. 500μg eine ausreichende Trennung
im Bereich unterhalb ca. 50 kDa. Die Auswertung der mit Silber angefärbten 2D-Gele
wies 44 Spots mit signifikant unterschiedlicher Spotintensität nach.
Durch die massenspektrometrische Analyse der Spots und dem anschließenden Abgleich
dieser Ergebnisse mit der Sequenzdatenbank Swissprot wurde das Protein TTR
eindeutig identifiziert. Dabei wurde festegestellt, dass die Spotintensität bei Sepsispatienten
(SI = 568,1) gegenüber
der Spotintensität
bei den Kontrollpatienten (SI = 23,0) ca. 25-fach signifikant erhöht war.
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Die
Ergebnisse belegen damit eindeutig, dass ein erhöhter Gehalt von TTR in Intensivpatienten
auf das Vorliegen einer Sepsis schließen lässt. Damit ist das Verfahren
für die
Erfindung anwendbar.
-
Literatur
-
- 1. Bone RC, Balk RA, Cerra FB, Dellinger EP, Fein AM, Knaus
WA, Schein RM, Sibbald WJ, the ACCP/SCCM Consensus Conference Committee (1992)
Definitions for Sepsis and organ failure and guidelines for the
use of innovative therapies in Sepsis. Chest 101, 1656-1662; und
Crit Care Med 1992; 20: 864-874
- 2. Marshall JC, Vincent JL, Fink MP, Cook DJ, Rubenfeld G, Foster
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Es
folgt ein Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25.
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