A 454 Deutsches Ärzteblatt
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Jg. 107|
Heft 10|
12. März 2010MOLEKULARE DIAGNOSEVERFAHREN
miRNA-Biomarker im Blut
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pezifische Micro-Ribonucleic- Acid(miRNA)-Muster im Blut können Lungenkrebs oder multiple Sklerose (MS) mit einer Zuverläs- sigkeit von mehr als 95 Prozent nachweisen. Das Verfahren wurde vom Heidelberger Biotechnologie - unternehmen Febit entwickelt. Es beruht auf dem mikrochipbasierten Nachweis von RNA-Molekülen im Blut. Die miRNAs sind nur 21 bis 23 Nukleotide lang und codieren nicht für Proteine. Durch Bindung an „ih- re“ messenger RNA beeinflussen sie jedoch deren Translation und spielen deshalb eine wichtige Rolle in der Genregulation (1). Das wirkt sich letztlich auf die gesamte Entwicklung und Funktion der Zelle aus, weshalb die kleinen Moleküle von großem Interesse für die Biomedizin sind (2).Mit dieser Biochipmethode konn- ten Prof. Dr. med. Eckart Meese und seine Mitarbeiter von der Universität des Saarlandes aus Blutproben von Patienten mit Lungenkarzinom oder MS aussagekräftige Daten gewin- nen. Die Arbeitsgruppe wies nicht nur im Gewebe selbst, sondern auch in Blutzellen und freien Nuklein - säuren im Blut für die jeweilige Er-
krankung charakteristische miRNA- Signaturen nach.
Zunächst wurden typische Expres- sionsmuster von miRNAs identifi- ziert, die für Proben von Patienten mit nichtkleinzelligem Lungenkarzi- nom (NSCLC) oder MS charakteris- tisch sind. Biomarker-Sets von 24 (Lungenkrebs) beziehungsweise 48 (MS) unterschiedlichen mi RNAs er- möglichten eine zu über 95 Prozent zuverlässige Differenzierung zwi- schen Patienten mit NSCLC oder MS und einer Kontrollgruppe. Die Sensi- tivität des Tests lag bei 92,5 Prozent und die Spezifität bei 98,1 Prozent in der Lungenkarzinom-Gruppe. Bei den MS-Patienten betrug die Sensiti- vität 97,6 Prozent und die Spezifität 95 Prozent (3, 4).
Biomarker-Sets
Die wachsende Zahl bekannter miRNAs ermöglicht es, bestimmte miRNA-Signaturen mit spezifischen Zellaktivitäten in Verbindung zu bringen. Solche Biomarker-Sets sind wesentlich aussagekräftiger als die einzelnen Markermoleküle. Inter - essant ist dies insbesondere für die Biomedizin, die mittels Biomarker
Krankheiten diagnostizieren, ihren Verlauf beobachten und die Wirkung von Therapien untersuchen will. Ge- sammelt werden sämtliche publi- zierten miRNA-Sequenzen in der miRBase, einer Online-Sequenzda- tenbank (www.mirbase.org). Mehr als 10 000 miRNAs konnten bereits identifiziert werden.
Um ein umfassendes miRNA- Profiling durchführen zu können, benötigen Forscher leistungsfähige Analysemethoden, die einen sofor- tigen, experimentellen Zugang zu den Updates der miRBase erlauben.
Dabei gilt es, viele verschiedene miRNAs zu berücksichtigen, damit möglichst vollständige miRNA-Sig- naturen erstellt werden können. Die
„Geniom“-Technologie von Febit zum miRNA-Nachweis basiert auf mikrofluidischen Biochips, die in dem „Geniom RT Analyzer“ ausge- lesen werden. Dass dieses System Blutproben und andere Körperflüs- sigkeiten mit hoher Sensitivität ana- lysieren kann, belegen die Studien von Meese. Derzeit wird in acht wei- teren Studien geprüft, ob sich die Chiptechnologie zum miRNA-Nach- weis auch für die Identifikation wei- terer schwerer Erkrankungen eignet.
Personalisierte Medizin Am Biomarker Discovery Center in Heidelberg beschäftigt man sich ebenfalls mit der Erforschung neuer Biomarker auf Basis dieser Techno- logie. In der vom Bund finanzierten Forschungsgemeinschaft arbeiten Wissenschaft und Industrie gemein- sam an der Charakterisierung von miRNAs. Da diese direkt an die Zellaktivität gekoppelt sind, lassen sie nicht nur Aussagen über „krank“
und „gesund“ zu. Vielmehr könnten sie künftig Fragen zum möglichen Krankheitsverlauf und Therapieer- folg beantworten. So ist es denkbar, dass die kleinen RNAs bald als the- rapeutisch einsetzbare Moleküle von großer Bedeutung für die per- sonalisierte Medizin sein werden. ■ Peer Stähler
LITERATUR
1. Amaral, Dinger, Mercer, Mattick (2008): The eukaryotic genome as an RNA machine. In:
Science 319: 1787–9.
2. Beier, Hoheisel (2008):
miRNAs – Small mole- cules with big impact on cancer. In Bioforum Europe 12/2008.
3. Keller et al. (2009):
miRNAs in lung cancer – studying complex fingerprints in patient’s blood cells by microarray experiments. In: BMC Cancer.
4. Keller et al. (2009):
Multiple Sclerosis:
MicroRNA expression profiles accurately differentiate patients with relapsing-remitting disease from healthy controls. In: PLoS one.
Ein Bluttest auf Basis mikrofluidischer Biochips könnte künftig Gewebebiopsien bei der Diagnose komplexer Krankheiten ablösen.
Foto: febit
