Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biosignaturen zur Unterscheidung von Tuberkulose und Sarkoidose

03.05.2012
Für eine eindeutige Krankheitsdiagnose sind verschiedene Kombinationen von Biomarkern erforderlich

Bei einer Reihe von Krankheiten benötigen Mediziner für eine zutreffende Diagnose Merkmale, mit denen sie die Erkrankung eines Patienten eindeutig identifizieren können. Wissenschaftler suchen deshalb nach möglichst einfach zu messenden Biomarkern für eine Erkrankung oder Kombinationen mehrerer Biomarker – sogenannter Biosignaturen.


Mycobakterium tuberculosis, der Erreger der Tuberkulose
Brinkmann/Schaible, MPI für Infektionsbiologie

Forscher vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin haben nun ein vollständiges Profil der Aktivität von Genen und mikroRNAs zusammen mit wichtigen Entzündungsstoffen im Blut von Tuberkulose- und Sarkoidose-Patienten erstellt. Dabei haben sie zwar eine Reihe von Veränderungen entdeckt, mit denen sich Kranke von Gesunden unterscheiden lassen, die Biosignaturen der beiden Erkrankungen sind einander jedoch sehr ähnlich. Mit einer einzigen Signatur lassen sich Tuberkulose und Sarkoidose daher kaum unterscheiden. Besser geeignet sind verschiedene Biosignaturen für die Unterscheidung zwischen krank und gesund und in einem weiteren Schritt zwischen den einzelnen Erkrankungen.

Biosignaturen umfassen ein Profil aus verschiedenen Merkmalen, mit der sich Erkrankungen identifizieren und von ähnlichen Krankheitsbildern trennen lassen. Dazu zählen das Vorhandensein oder Signalstoffe im Körper und die Aktivität von Genen. Forscher haben beispielsweise in den letzten Jahren Signaturen für die Tuberkulose entdeckt, mit denen Ärzte Tuberkulose-Patienten von Gesunden unterscheiden können. Genauso wichtig ist jedoch die Unterscheidung unterschiedlicher Krankheiten mit ähnlichem Erscheinungsbild wie die Tuberkulose und Sarkoidose.

Die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie haben deshalb mit der Gen- und mikroRNA-Aktivität in Blutzellen sowie Entzündungsstoffen im Blutserum verschiedene Marker ausgewählt und deren Profile bei Tuberkulose- und Sarkoidose-Patienten verglichen. Obwohl beide Erkrankungen in erster Linie die Lungen schädigen und ähnliche Symptome verursachen, gehen sie auf ganz unterschiedliche Ursachen zurück. Während die Tuberkulose durch eine Infektion mit Bakterien hervorgerufen wird, ist die Sarkoidose nicht übertragbar.

Den Untersuchungen zufolge ähneln sich die beiden Erkrankungen nicht nur äußerlich, auch die Biosignaturen sind aus gemeinsamen Elementen aufgebaut. Bei Sarkoidose- und Tuberkulose-Patienten sind die meisten Gene im Vergleich zu Gesunden gleich reguliert: „Von den etwa 13000 Genen, die sich in ihrer Aktivität zwischen Erkrankten und Gesunden unterschieden, sind rund 9000 Gene bei beiden Krankheiten gleich aktiviert. Knapp 700 andere Gene unterscheiden sich in ihrer Aktivität zwischen Tuberkulose- und Sarkoidose-Patienten – mit ihrer Hilfe lassen sich die beiden Erkrankungen also eindeutig identifizieren“, sagt Stefan Kaufmann vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie.

Auch mikroRNAs, die die Bildung bestimmter Proteine unterdrücken und damit die Aktivität von Genen hemmen können, kommen bei beiden Erkrankungen in einem ähnlichen Muster vor. Insgesamt sind rund 150 mikroRNAs bei beiden Erkrankungen im Vergleich zu Gesunden unterschiedlich aktiv. Lediglich vier eignen sich dazu, Tuberkulose- und Sarkoidose-Patienten zu unterscheiden. Das Profil von Entzündungsstoffen im Blut überlappt dagegen weniger stark: Während nur eins dieser Zytokine bei Tuberkulose und Sarkoidose gleichermaßen gegenüber Gesunden verändert ist, eignen sich zwölf dieser Signalstoffe zur Unterscheidung der beiden Erkrankungen.
Die Ergebnisse der Berliner Forscher zeigen, dass veränderte Biomarker auf Vorgänge zurückgehen, die nicht nur bei einer bestimmten Erkrankung auftreten, z. B. Immunreaktionen. Die körpereigene Immunantwort greift also bei unterschiedlichen Krankheitsbildern auf dieselben Grundelemente zurück, und nur wenige dieser Elemente sind für eine bestimmte Erkrankung spezifisch. Abgesehen von den Schwierigkeiten für die Krankheitsdiagnose verraten diese Gemeinsamkeiten den Wissenschaftlern viel über Ursachen und Mechanismen einer Erkrankung. Eine einzige Biosignatur reicht daher nicht aus, sowohl Gesunde von Kranken als auch die unterschiedlichen Krankheiten mit ähnlichem Erscheinungsbild zu unterscheiden. Die Kombination vieler Gene erhöht zwar Spezifität und Sensitivität bei der Unterscheidung von krank und gesund, führt aber automatisch zu einer geringeren Spezifität gegenüber anderen Krankheitsbildern. „Stattdessen sollten wir zuerst Kranke von Gesunden unterscheiden und dann in den nächsten Schritten die einzelnen Krankheiten voneinander trennen. Pro Schritt können wir eine Erkrankung anhand von etwa zehn Genen eindeutig identifizieren“, erklärt Kaufmann. Dabei könnten sich Ärzte auf die Krankheiten konzentrieren, die vor Ort tatsächlich vorkommen. In afrikanischen Ländern, in denen die Tuberkulose weit verbreitet ist, ließen sich so Tuberkulose, AIDS und Malaria schnell und eindeutig erkennen.

Originalveröffentlichung:
Common patterns and disease-related signatures in tuberculosis and sarcoidosis
Jeroen Maertzdorf, January Weiner, Hans-Joachim Mollenkopf, TBornotTB Network, Torsten Bauer, Antje Prasse, Joachim Müller-Quernheim, and Stefan H. E. Kaufmann
PNAS, 2. Mai 2012

Kontakt:
Prof. Dr. Dr. h.c. Stefan H.E. Kaufmann
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie
Tel.: +49 30 28460-500/ -506
Email: kaufmann@mpiib-berlin.mpg.de

Dr. Sabine Englich
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie
Telefon: +49 30 28460-142
Email: englich@mpiib-berlin.mpg.de

Dr Harald Rösch | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpiib-berlin.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Riesenfresszellen steuern die Entwicklung von Nerven und Blutgefäßen im Gehirn
30.05.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht 3D-Druckertinte aus dem Wald
30.05.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um die Eigenschaften von Graphen ohne das Anlegen störender elektrischer Kontakte zu charakterisieren. Damit lassen sich gleichzeitig der Widerstand und die Quantenkapazität von Graphen sowie von anderen zweidimensionalen Materialien untersuchen. Dies berichten Forscher vom Swiss Nanoscience Institute und Departement Physik der Universität Basel im Wissenschaftsjournal «Physical Review Applied».

Graphen besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen. Es ist transparent, härter als Diamant, stärker als Stahl, dabei aber flexibel und ein deutlich...

Im Focus: New Method of Characterizing Graphene

Scientists have developed a new method of characterizing graphene’s properties without applying disruptive electrical contacts, allowing them to investigate both the resistance and quantum capacitance of graphene and other two-dimensional materials. Researchers from the Swiss Nanoscience Institute and the University of Basel’s Department of Physics reported their findings in the journal Physical Review Applied.

Graphene consists of a single layer of carbon atoms. It is transparent, harder than diamond and stronger than steel, yet flexible, and a significantly better...

Im Focus: Detaillierter Blick auf molekularen Gifttransporter

Transportproteine in unseren Körperzellen schützen uns vor gewissen Vergiftungen. Forschende der ETH Zürich und der Universität Basel haben nun die hochaufgelöste dreidimensionale Struktur eines bedeutenden menschlichen Transportproteins aufgeklärt. Langfristig könnte dies helfen, neue Medikamente zu entwickeln.

Fast alle Lebewesen haben im Lauf der Evolution Mechanismen entwickelt, um Giftstoffe, die ins Innere ihrer Zellen gelangt sind, wieder loszuwerden: In der...

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wissenschaftsforum Chemie 2017

30.05.2017 | Veranstaltungen

Erfolgsfaktor Digitalisierung

30.05.2017 | Veranstaltungen

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

30.05.2017 | Physik Astronomie

Riesenfresszellen steuern die Entwicklung von Nerven und Blutgefäßen im Gehirn

30.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Nano-U-Boot mit Selbstzerstörungs-Mechanismus

30.05.2017 | Biowissenschaften Chemie