Verwendung von Blutproteomik zur Identifizierung des Risikos entzündlicher Darmerkrankungen bei Kindern

Bei Kindern mit Verdacht auf eine entzündliche Darmerkrankung (IBD), einer chronischen, rezidivierenden Erkrankung des Magen-Darm-Trakts, hängt die richtige Diagnose von einer Kombination aus klinischer Untersuchung, Bildgebung, Endoskopie und Histopathologie ab. Die Identifizierung zuverlässiger blutbasierter Diagnosewerkzeuge bleibt ein wichtiger ungedeckter klinischer Bedarf.

In einer Studie veröffentlicht in eBioMedizin Forscher am Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) und Mass General Brigham for Children verwendeten Proteomik – die groß angelegte Messung von Proteinen im Blut –, um eindeutige Muster von Proteinen zu identifizieren, die Kinder mit entzündlichen Darmerkrankungen genau identifizieren könnten.

Unsere Ergebnisse zur Messung der Expression von 1.300 Proteinen in Blutproben zeigen den Nutzen der Blutproteomik bei der Identifizierung krankheitsspezifischer Biomarker und neuer nicht-invasiver Tests für die Differentialdiagnose bei pädiatrischer IBD sowie bei der Definition der zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen. Ein validierter blutbasierter Diagnoseansatz könnte dazu beitragen, Diagnoseverzögerungen zu reduzieren, invasive Eingriffe zu minimieren und frühere, individuellere Behandlungsentscheidungen für Kinder mit IBD zu unterstützen.“

Towia Libermann, PhD, Co-Senior-Autorin, Direktorin des Zentrums für Genomik, Proteomik, Bioinformatik und Systembiologie am BIDMC

„Nicht-invasive Diagnosewerkzeuge können zur Diagnose entzündlicher Darmerkrankungen beitragen, sind aber noch nicht an dem Punkt, an dem sie standardmäßige klinische und pathologische Daten ersetzen können“, sagte Co-Seniorautor Harland Winter, MD, Co-Direktor des Center for Pediatric Inflammatory Bowel Disease bei Mass General Brigham for Children. „Dennoch stellen die Daten dieser neuen proteomischen Plattformen einen dringend benötigten Fortschritt in der Versorgung von Kindern mit Morbus Crohn und Colitis ulcerosa dar, da wir lernen, wie wir Krankheiten nicht nur am besten behandeln, sondern auch die Behandlung personalisieren können.“

Unter der Leitung von Libermann und Winter analysierte das Team Blutproben einer ersten Gruppe von 47 Kindern mit und ohne entzündliche Darmerkrankungen. Mithilfe einer Proteomics-Plattform, die mehr als 1.000 Proteine ​​gleichzeitig messen kann, identifizierte das Team ein deutliches Proteinmuster bei Kindern mit IBD. Diese Muster spiegeln kleine Veränderungen in den Mengen und Kombinationen vieler Proteine ​​wider – Signale, die schwer zu erkennen sind, wenn jeder Marker für sich betrachtet betrachtet wird.

Während einzelne Proteinmarker bei IBD seit langem untersucht werden, ermöglichte dieser breitere Ansatz den Forschern, ein Muster auf hoher Ebene zu identifizieren und es dann auf einen kleineren, praktischeren Satz einzugrenzen. Libermann, Winter und Kollegen identifizierten 95 erhöhte Proteine ​​bei Kindern mit IBD sowie 70, die zur Unterscheidung der beiden Hauptformen Colitis ulcerosa und Morbus Crohn beitrugen. Das Team grenzte das Feld mithilfe maschinellen Lernens weiter auf acht Proteine ​​ein, die in ihrer ersten Analyse eine starke diagnostische Leistung zeigten.

Um den Ansatz für eine mögliche klinische Anwendung praktischer zu machen, reduzierten die Forscher das Signal anschließend auf vier Proteine ​​und validierten sie mithilfe herkömmlicher, klinisch verfügbarer Tests in zwei größeren Gruppen von 295 bzw. 105 Kindern. Der Vier-Protein-Test identifizierte IBD mit hoher Genauigkeit im Bereich von 80 bis 90 Prozent. Ein separater Vier-Protein-Test erzielte eine Vorhersageleistung von über 90 Prozent bei der Unterscheidung zwischen Colitis ulcerosa und Morbus Crohn.

Über die verbesserte Diagnostik hinaus bieten die neu identifizierten Proteinmuster auch Einblicke in die Veränderung von Entzündungswegen bei Kindern mit entzündlichen Darmerkrankungen. Sie helfen dabei, die Unterschiede zwischen Morbus Crohn und Colitis ulcerosa zu erklären und können künftige Bemühungen zur Entwicklung gezielter Therapien und präzisionsmedizinischer Ansätze beeinflussen.

Zu den Co-Autoren gehörten Mmeyeneabasi Omede, Jui-Yen Huang und Catherine Pursley von Mass General Brigham for Children; Hasan H. Out und Handan Can von der University of Nebraska-Lincoln; Laurie B. Grossberg, Xuesong Gu und Simon T. Dillon von BIDMC; und Tina Lung Morhardt von den Dartmouth Hitchcock Clinics, Manchester, Geisel School of Medicine.

Diese Studie wurde durch philanthropische Unterstützung von Martin Schlaff, der Diane and Dorothy Brooks Foundation, der Manessis Family, Thomas und Lynn Kuzma und der Hasso Serrano Foundation unterstützt.

Quellen: