Die Alzheimer-Demenz (AD) ist die häufigste Ursache von Demenz und stellt eine wachsende Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Eine frühzeitige und präzise Diagnose ist entscheidend, um rechtzeitig therapeutische Maßnahmen einzuleiten und den Krankheitsverlauf positiv zu beeinflussen. Die Bestimmung von Demenzmarkern aus dem Liquor cerebrospinalis (CSF) hat sich als sensitiver und frühzeitiger Ansatz zur Diagnosestellung einer Alzheimer-Demenz etabliert. Multiplex-Assays bieten die Möglichkeit, mehrere Biomarker gleichzeitig zu analysieren, was die diagnostische Genauigkeit und Effizienz verbessern kann.
Bedeutung von Liquor-Biomarkern in der AD-Diagnostik
Liquor-Biomarker spielen eine zentrale Rolle in der Diagnose und Risikobewertung der Alzheimer-Demenz. Eine selektiv reduzierte Konzentration von Amyloid-beta 1-42 (Aβ1-42) und ein niedriges Aβ1-42/1-40-Verhältnis im Liquor sind gut belegte Biomarker für die Alzheimerkrankheit. Diese Veränderungen spiegeln die Ablagerung von Amyloid-Plaques im Gehirn wider, ein Kennzeichen der AD-Pathologie. Neben Amyloid-Biomarkern sind auch Tau-Proteine, insbesondere Phospho-Tau (p-Tau) und Gesamt-Tau (t-Tau), wichtige Indikatoren für neuronale Schädigung und den Verlauf der Erkrankung.
Präanalytische Faktoren und ihre Auswirkungen auf die Messergebnisse
Die Genauigkeit der Demenzmarker-Bestimmungen hängt entscheidend von präanalytischen Faktoren ab. Fehler bei der Probenentnahme, -verarbeitung und -lagerung können zu verfälschten Messergebnissen führen und die diagnostische Aussagekraft beeinträchtigen. Daher ist es unerlässlich, standardisierte Verfahren einzuhalten, um zuverlässige und vergleichbare Ergebnisse zu gewährleisten.
Optimale Probenentnahme und -verarbeitung
Für die Liquorpunktion sollten ausschließlich Polypropylen (PP)-Röhrchen verwendet werden. Andere Materialien wie Glas oder Polystyrol sind ungeeignet, da Liquorproteine an deren Oberfläche deutlich stärker binden und dadurch falsche Werte gemessen werden. PP-Röhrchen sind leicht an ihrer milchigen Optik zu erkennen. Es ist ratsam, gut gefüllte und kleine Röhrchen zu verwenden, um das Verhältnis von Röhrchenoberfläche zur Liquormenge zu minimieren und den Verlust von Amyloid-beta durch Adsorption an die Röhrchenwand zu reduzieren.
Die Demenzmarker-Diagnostik sollte direkt in ein extra Röhrchen abgenommen werden. Jedes Umfüllen und selbst Pipettieren des Liquors führt zu niedrigeren Werten von u.a. Amyloid-beta. PP-Gefäße, die von der Abnahme am Patienten bis zur Diagnostik im durchführenden Labor verwendet werden können, sind optimal. Aliquotierungen oder Umfüllungen, z.B. im Krankenhauslabor, das die Proben weiterversendet, sollten vermieden werden.
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Bedeutung des Amyloid-Quotienten
Es ist empfehlenswert, immer Amyloid-beta 42 und Amyloid-beta 40 gemeinsam anzufordern. Der daraus errechnete Amyloid-Quotient ist robuster gegen präanalytische Störungen und liefert eine zuverlässigere Aussage über die Amyloid-Pathologie.
Transport und Lagerung der Proben
Ein möglichst direkter und umgehender Transport ins analysierende Speziallabor ist anzustreben. Der Transport gefrorener Proben (-20°C) bietet aus Laborsicht Vorteile gegenüber einem lediglich gekühlten (2-8°C) Transport. Besonders wenn Röhrchen mit großem Totvolumen verwendet werden, kann es durch Bewegungen beim Transport zu weiterem Verlust von Amyloid-beta 42 kommen. Grundsätzlich sind aber sowohl ein gekühlter als auch ein gefrorener Probentransport möglich. Eine Lagerung bei Raumtemperatur ist nicht zu empfehlen.
Multiplex-Technologien in der Demenzdiagnostik
Multiplex-Assays ermöglichen die gleichzeitige Messung mehrerer Biomarker in einer einzigen Probe. Dies spart Zeit, reduziert den Probenbedarf und ermöglicht eine umfassendere Analyse der komplexen pathophysiologischen Prozesse bei der Alzheimer-Demenz. Verschiedene Multiplex-Technologien stehen zur Verfügung, darunter:
Luminex xMAP Technologie
Die Luminex xMAP (Multianalyt-Profiling) Technologie ermöglicht die gleichzeitige Detektion und Quantifizierung von bis zu 80 Proteinzielen in einer einzigen 25 bis 50 μl-Probe aus Plasma, Serum, Zellkulturüberständen und anderen Körperflüssigkeiten. Die Luminex Beads sind intern mit präzisen Anteilen von roten und Infrarot-Fluorophoren gefärbt, um spektral einzigartige Signaturen zu erzeugen, die von den Luminex xMAP Detektionssystemen identifiziert werden können. Ähnlich wie bei einem Sandwich-ELISA verwendet der ProcartaPlex Assay zusammenpassende Antikörperpaare, um das zu untersuchende Protein zu identifizieren. In einem Multiplex-Assay wird jeder spektral einzigartige Bead mit spezifischen Antikörpern für ein einzelnes Zielprotein markiert, und gebundene Proteine werden mit biotinylierten Antikörpern und Streptavidin-R-Phycoerythrin (RPE) identifiziert. Die Konjugation von Protein-spezifischen Antikörpern an bestimmte Beads ermöglicht die Analyse mehrerer Ziele in einem einzelnen Well.
ProcartaPlex Immunassays
ProcartaPlex Immunassays basieren auf dem Prinzip eines Sandwich-ELISA, bei dem zwei hochspezifische Antikörper, die an unterschiedliche Epitope eines Proteins binden, zur gleichzeitigen Quantifizierung aller Protein-Targets mit einem Luminex-Gerät verwendet werden. ProcartaPlex Multiplex-Assays benötigen nur 25 μl Plasma oder Serum oder 50 μl Zellkulturüberstand und liefern analysierte Ergebnisse in nur vier Stunden. ProcartaPlex vorkonfigurierte Panels werden umfassend auf die Kombinierbarkeit, Interferenz und Kreuzreaktivität von Analyten getestet, um ein Höchstmaß an Validierung und Präzision zu gewährleisten. Alle ProcartaPlex Panels werden mit den erforderlichen Reagenzien für den Assay geliefert.
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Elektrochemische Lab-on-a-Chip-Plattformen
Elektrochemische Lab-on-a-Chip-Plattformen ermöglichen die sensitive Bestimmung potentieller Biomarker der Alzheimer-Krankheit in menschlichen Körperflüssigkeiten. Zu diesem Zweck werden verschiedene Biomarker (Neurotransmitter und miRNA) zur Abbildung von neuroinflammatorischen Prozessen untersucht und in Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in der klinischen Diagnostik überprüft. Das entwickelte System wird an relevanten Bioproben von Alzheimer-Patienten, insbesondere Blut und Liquor, getestet werden.
Aktuelle Forschung und Entwicklung
Die Forschung im Bereich der Alzheimer-Demenz-Diagnostik konzentriert sich auf die Identifizierung neuer Biomarker und die Verbesserung bestehender Assays. Ein vielversprechender Ansatz ist die Untersuchung von Neurotransmittern und miRNAs als Biomarker für Neuroinflammation.
Neurotransmitter als Biomarker
Neurotransmitter, wie Substanz P (SP), fungieren nicht nur als neuronaler Signalüberträger, sondern wird auch bei Entzündungsreaktionen von Immunzellen sowohl im zentralen Nervensystem als auch in der Peripherie ausgeschüttet. Trotz einer beträchtlichen Menge an Forschung zur Rolle von Neurotransmittern in der AD konnten bisher weder die genaue Beteiligung dieser Substanz am pathologischen Geschehen noch seine mögliche Verwendung als Biomarker hinreichend geklärt werden.
miRNAs als Biomarker
MiRNAs sind kurze, nicht-kodierende RNA-Moleküle mit Schlüsselfunktionen in der Regulation der Genexpression. Die Expression einiger miRNAs ist krankheitsspezifisch und kann daher für die Diagnostik verwendet werden. Daher haben miRNAs an Bedeutung für Studien gewonnen, in denen neue potentielle Biomarkerkandidaten für Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Demenzen wie AD und Neuroinflammation gesucht werden.
Herausforderungen und zukünftige Perspektiven
Trotz der Fortschritte in der AD-Diagnostik gibt es noch Herausforderungen zu bewältigen. Die Standardisierung von Assays, die Reduzierung der Interassay-Variabilität und die Entwicklung kosteneffizienter Testverfahren sind wichtige Ziele für die Zukunft. Die erfolgreiche Implementierung von Mikrofluidik-Plattformen wird zahlreiche Vorteile mit sich bringen, darunter die Möglichkeit miRNAs schnell und direkt ohne vorherige Amplifikation zu messen.
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