Prognostische Relevanz von Proteomveränderungen nach einem schweren Schädelhirntrauma (sSHT)

Status:

laufend

Zielsetzung:

1. Das primäre Ziel der hier vorgestellten Studie ist, durch eine Proteomanalyse in Hirngewebe, Serum und Liquor neue Biomarker herauszufinden, die die folgenden aufgeführten Aspekte ermöglichen:

1. Identifizierung betroffener Personen, bei denen im Verlauf ein Sekundärschaden auftritt. Da der Primärschaden unbeeinflussbar bleibt, ist es das oberste Ziel der neuroprotektiven Therapien, den Sekundärschaden frühzeitig zu entdecken, um rechtzeitig mit der therapeutischen Intervention beginnen zu können.
2. Eine Korrelation der Biomarker mit den Ergebnissen des routinemäßig durchgeführten Neuromonitoring. Dies würde ermöglichen, Profile zu definieren, die mit dem Auftreten von Sekundärschaden assoziiert sein könnten.
3. Die frühzeitige Entdeckung von Patientengruppen, die längerfristig von intensiveren Rehabilitationsmaßnahmen profitieren werden.

2. Das Vorhandensein von Bioparametern bei Personen mit SHT verbunden mit einem hohen Risiko für die Entwicklung eines sekundären Schadens könnte zu relevanten Konsequenzen während der akuten Behandlungsphase führen:

1. Intensivierung der Neuromonitoring-Maßnahmen, z. B. durch die Anlage von bilateralen ptiO2-Hirnmesssonden
2. frühzeitige Änderung oder Intensivierung der konservativen Therapiemaßnahmen, z. B. durch eine tiefe neuroprotektive Analgosedation, bzw. eine Verlängerung der Analgosedationsphase
3. zu einer gezielten Durchführung von radiologischen Untersuchungen, z. B. von CCT-Angiographie und CCT-Perfusions- Untersuchungen.

3. Der Nachweis von Biomarkern bei Personen mit sSHT, die mit einer besseren Prognose assoziiert sind, erlaubt:

• die Erstellung individualisierter Rehabilitationskonzepte, mit
• einer in der Folge rascheren funktionellen Genesung
• und einer früheren sozialen und beruflichen Reintegration

4. Identifikation der Subgruppe der sog. "späten Gewinner", also der betroffenen Personen, die im späteren Verlauf einen signifikanten besseren Outcome im Laufe der Zeit aufweisen. Diese Personengruppe würde besonders von einer gezielt verlängerten Rehabilitationsphase profitieren. Diese höhere Investition in eine längere Rehamaßnahme könnte sich langfristig durch einen besseren Outcome rechnen.

Aktivitäten/Methoden:

Bei operationswürdigen Kontusionsblutungen und/oder intraparenchymatöser Blutung wird über die medizinisch indizierte durchgeführte Trepanation eine ICP/EVD-Sonde im Vorderhorn der Seitenventrikel und eine ptiO2-Sonde im Bereich der sog. "Penumbra" (d. h. Rand) der Kontusionsblutung gelegt. Kontusioniertes Hirngewebe, welches wenn indiziert im Rahmen der Entfernung der Kontusionsblutung entnommen wird sowie Liquor, welches standard- und routinemäßig abgenommen wird, werden im Anschluss im Forschungslabor und im Medizinischen Proteom-Center der RUB (MPC) analysiert.

Assays zur Identifizierung neuer Biomarker:

1. Nachweis und semi-quantitative Bestimmung sSHT-assoziierter Index-Parameter zur Beschreibung des Sekundärschadens.
   Die Expressionsanalyse im kontusionierten Hirngewebe von Proteinen des nukleozytoplasmatischen und intra/extrazellulären Transportes wird mittels Immunhistochemie und Immunfluoreszenz semiquantitativ durchgeführt. Ähnlich werden im o.g. Gewebe Proteine einer Hypoxie, einer Dysregulation der neurovaskulären Einheit, eines Zellödems, der Apoptose/Nekrose und einer Destruktion der intrazellulären Struktur, u. a. von Mitochondrien/ER (ROS), Astroglia und Zytoskeletts untersucht. Weiterhin wird eine Analyse der Neuroinflammation-Prozesse durchgeführt. Hierzu wird der Liquor auch auf eine mögliche Erhöhung von Immunzellen überprüft. Anhand eines sandwich ELISA werden Immunglobuline, Proteine des nukleozytoplasmatischen Transportes im Blut und Liquor untersucht.
2. Proteom-Studie: Globale Analyse zur Identifizierung potenziell neuer Biomarker und Validierung durch Targeted Analyse.
   Zur Detektion von Proteinen, die als neue Biomarker-Kandidaten genauer untersucht werden sollen und in die Pathogenese der Sekundärschäden involviert sein könnten, werden die Proben der sSHT-betroffenen Personen, Proben aus der Kontrollgruppe und/oder Proben aus unterschiedlichen Prognosegruppen (z. B. frühes Outcome vs. spätes Outcome) jeweils einzeln mit Methoden der massenspektrometrischen Hochdurchsatz-Proteomik analysiert. Diese Messungen, die vom MPC durchgeführt werden, erlauben es, einen Großteil des Proteoms in einer Probe mit geeigneten bioinformatischen Methoden, die von der Medizinischen Bioinformatik (MB) angewandt werden, zu identifizieren und zu quantifizieren. Bevor die Rohdaten mit diesen Methoden analysiert werden können, werden von der MB standardmäßig Qualitätssicherungsmaßnahmen durchgeführt. Zur Proteinidentifikation werden die gemessenen MS/MS-Spektren zunächst von spezieller Software mit theoretischen Spektren menschlicher Peptide verglichen, um über eine möglichst genaue Übereinstimmung definierte Peptid-zu-Spektrum-Zuordnungen, die sog. peptide-spectrum matches (PSMs), zu erhalten. Die mit obigen Hochdurchsatz-Analysen detektierten Biomarker-Kandidaten werden anschließend mit zielgerichteter Proteomik vom MPC vermessen und von der MB validiert. Sobald ein robuster Satz von Biomarker-Kandidaten zur Verfügung steht, kann deren Eignung für die diagnostische Anwendung mit Methoden der Diskriminanzanalyse überprüft werden. Schließlich werden die validierten Biomarker-Kandidaten mit weiteren computergestützten Methoden von der MB analysiert. Dabei sollen die Validierung und die weitere Hypothesenbildung über die Ergebnisse von sog. Enrichment- und Pathwayanalysen, bei denen die Biomarker-Kandidaten in bestehendes Wissen eingeordnet werden, unterstützt werden. Die Follow-up Zeit beträgt 2 Jahre.

Stand: