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Oligomer-basierte Frühdiagnose der Alzheimerschen Demenz

Biomarker, die die grundlegenden pathologischen Prozesse der Alzheimerschen Demenz (AD) widerspiegeln, sind von großem Interesse, um eine frühzeitige und präklinische Diagnose zu ermöglichen und um den Erfolg therapeutischer Ansätze zu kontrollieren. Aggregate aus Amyloid β (Aβ) und Tau Protein könnten dabei die vielversprechendsten Biomarker für AD sein. Für deren zuverlässige Quantifizierung sind allerdings zwei technische Herausforderungen zu überwinden: 1. Aβ- und Tau-Monomere, die während des gesamten Lebens entstehen, müssen von Aggregaten und Oligomeren zu unterscheiden sein. 2. Oligomere, die nur in kleinsten Konzentrationen in Köperflüssigkeiten vorkommen, müssen mit extremer Empfindlichkeit detektiert und quantifiziert werden.

In unserem Institut wurde die ultrasensitive und Oligomer-spezifische Methode surface-based fluorescence intensity distribution analysis (sFIDA) entwickelt. Das biochemische Prinzip von sFIDA ähnelt dem eines Sandwich-ELISA. Ein Glasträger wird zuerst mit Fänger-Antikörpern gegen das Zielprotein beschichtet und anschließend mit der Probe beschickt, in der die Aβ- und/oder Tau-Oligomere quantifiziert werden sollen.

Die immobilisierten Oligomere werden im nächsten Schritt mit verschiedenen fluoreszierenden Sonden (z. B. Antikörpern) markiert. Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Sandwich-ELISA werden im sFIDA-Verfahren monoklonale Antikörper verwendet, die zum Fangen und Detektieren des Analyten dieselbe Proteinregion binden, im Falle von Aβ z. B. ein lineares Epitop am N-Terminus. Monomere können somit nicht das Messergebnis verfälschen, da deren Epitop bereits durch den Fänger-Antikörper blockiert ist.

Entscheidender Vorteil gegenüber einem herkömmlichen ELISA ist, dass mit sFIDA die Oberfläche durch hochauflösende Fluoreszenz-Mikroskopie in Millionen von Bildpunkten abgebildet wird, wodurch sogar einzelne Partikel gezählt werden können, während mittels ELISA nur die Gesamtintensität der Probe gemessen werden kann (sog. Ensemblemessung).

Im sFIDA-Assay kommen als Sonden standardmäßig zwei verschiedene Antikörper mit unterschiedlichen Fluorochromen zum Einsatz, die dennoch dieselbe Epitop-Region erkennen. Da nur jene Signale gewertet werden, die in beiden Farbkanälen registriert werden, werden Spezifität und Sensitivität nochmals erhöht. Oligomere, die mit vielen Fluoreszenz-Sonden bedeckt sind, erzeugen im kolokalisierten Bild besonders helle Pixel, welche besser vor dem Hintergrund identifiziert werden können. Auf diese Weise werden einzelne Partikel gezählt, wodurch die maximal mögliche Einzelpartikel-Sensitivität gewährleistet wird.

Aufgrund dieser konkurrenzlosen Sensitivität ist sFIDA gegenwärtig die einzige Methode, um die äußerst geringen Oligomer-Konzentrationen im Blut direkt und quantitativ nachzuweisen und so die heutige klinische Diagnose zu unterstützen bzw. zu ersetzen.

sFIDA Assay II


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