NME-GPS: Gen- und Protein-Signaturen als GPS für Patienten mit neuromuskulären Erkrankungen

NME-GPS ist ein multizentrisches, interdisziplinäres Forschungsprojekt, das darauf abzielt, das diagnostische Prozedere bei Patient:innen mit neuromuskulären Erkrankungen zu verbessern. Biolog:innen, Mediziner:innen und Informatiker:innen arbeiten dabei eng zusammen.

Projektstart: 01.01.2019

Laufzeit: 3 Jahre

Förderung: Leitmarkt LifeSciences.NRW

Ziele und Produkte:
Verbesserte Diagnose für neuromuskuläre Erkrankungen;
Identifikation neuer krankheitsrelevanter Gene und Proteine;
Entschlüsseln einheitlicher Krankheitsmechanismen als Ansatzpunkt für neue therapeutische Konzepte

Eine Vielzahl von Erkrankungen mit unterschiedlichen Ursachen werden unter dem Begriff neuromuskuläre Erkrankungen zusammengefasst. Allen ist gemeinsam, dass sie zu einer ausgeprägten Muskelschwäche führen. Die Diagnose ist schwierig und erfolgt oft erst spät im Krankheitsverlauf. Hier setzt das Projekt NME-GPS an.

Das Projekt NME-GPS im Überblick.
Das Projekt NME-GPS im Überblick.
© ISAS

Patient:innen mit neuromuskulären Erkrankungen werden zunächst an der Universitätsklinik Essen sehr genau klinisch-neurologisch untersucht, und es werden ihnen mittels Muskelbiopsie Gewebeproben entnommen. Anhand einer Proteom-Analyse (gezielter und ungezielter Ansatz) wird anschließend am Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) untersucht, ob und wie sich die Proteinmuster in diesen Proben von gesundem Muskelgewebe unterscheiden.

Andreas Roos
Andreas Roos
© privat

Zudem wird auch mit modernsten bildgebenden Verfahren wie CARS-Mikroskopie und Raman-Spektroskopie nach charakteristischen Eigenschaften des entnommenen Gewebes gesucht. Im Institut für Klinische Genetik und Tumorgenetik Bonn werden darüber hinaus genetische Informationen anhand von Exom-Analysen gewonnen.

NME-GPS bietet neue Hoffnung für Familien, die die Hoffnung auf eine Diagnose oft schon aufgegeben hatten.

Andreas Roos, Projektmanager NME-GPS

All diese Daten aus biochemischen, bildgebenden, genetischen und klinischen Untersuchungen werden durch die INFORM GmbH korreliert, also miteinander in Beziehung gesetzt. Diese Korrelationsstudien dienen dazu, zukünftig unter Verwendung einer sehr geringen Menge an Muskelgewebe möglichst alle bekannten Proteine zu quantifizieren, die mit der Ausprägung einer erblich bedingten Muskelerkrankung in Verbindung gebracht wurden. Damit soll zukünftig basierend auf dem Proteinmuster der Gendefekt vorhergesagt werden können und umgekehrt (Implementierung von Vorhersagealgorithmen). Den Patient:innen und deren Familien kann dadurch hoffentlich in Zukunft ein breites und optimiertes diagnostisches Spektrum angeboten werden. Als weiteres Ergebnis erhoffen sich die Forscher, durch die angewandte Methodik neue krankheitsrelevante Gene und Proteine identifizieren zu können. Das könnte zum einen die Diagnostik weiter verbessern. Zum anderen sollen die Resultate der kombinierten Analysen dazu dienen, einheitliche Krankheitsmechanismen zu identifizieren, die zukünftig als Ansatzpunkte für neue therapeutische Konzepte dienen könnten.

Das Projekt wird vom Land NRW im Rahmen des Leitmarktes LifeSciences.NRW gefördert.

Koordination:

Univ.-Prof. Dr. Ulrike Schara (Konsortialführung)

Adjunct Professor (University of Ottawa) PD Dr. rer. nat. Andreas Roos (Forschungskoordinator)

Dr. med. Andrea Gangfuß (Studienärztin)

Abteilung für Neuropädiatrie, Univ.-Kinderklinik Essen

Projektpartner:

Gerrit Bury,
INFORM GmbH, Aachen

Prof. Dr. Albert Sickmann,
Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften, Dortmund

Dr. med. Nicolai Kohlschmidt,
Institut für Klinische Genetik und Tumorgenetik, Bonn

Kontakt:

andreas.roos@uk-essen.de

Internetseite des Projektes

NME-GPS Schema
© ISAS

Eine gut verständliche Erläuterung des Prinzips der Proteomanalyse für die klinische Diagnostik findet sich in diesem Artikel aus dem Ärzteblatt.

Exom-Analyse (whole exome sequencing, WES): Sequenzierung aller kodierenden Bereiche des (menschlichen) Genoms, in denen 85% der bekannten krankheitsverursachenden Mutationen zu finden sind.

Proteom-Analyse: Umfassende Darstellung von Proteinen und Peptiden in biologischen Proben; erlaubt die Erstellung eines Proteinmusters, welches idealerweise für eine Erkrankung charakteristisch ist.

Raman-Spektroskopie: Diese nutzt die Wechselwirkung von Licht mit Materie, um einen Einblick in den Aufbau oder die Eigenschaften eines Materials zu erlangen.

CARS-Mikroskopie: CARS steht für Coherent Anti-Stokes Raman Scattering. Mit dieser speziellen Mikroskopie-Methode können sehr hoch aufgelöste Bilder erzeugt werden, ohne dass die Probe in irgendeiner Weise, z. B. durch Färbemethoden, verändert werden muss.