Unterstützung der Alzheimer-Forschung: IBBL entwickelt Assay zur Beurteilung der Qualität von Liquorproben

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Kathleen Mommaerts, Doktorandin und Wissenschaftlerin in der Biospecimen Science Research Group an der IBBL (Integrated BioBank of Luxembourg), und Dr. Monica Marchese, Leiterin der Translational Biomarker Group an der IBBL, haben ein neues Werkzeug zur Qualitätsbeurteilung entwickelt, um die Integrität und Eignung von CSF-Bioproben (für „cerebrospinal fluid“, d. h. Zerebrospinalflüssigkeit oder Liquor cerebrospinalis) zu verifizieren, die im Kontext der Alzheimer-Forschung verwendet werden.

Das Team hatte zuvor festgestellt, dass nach einer 3-monatigen Lagerung von Zerebrospinalflüssigkeit bei -20 °C die Integrität bestimmter üblicherweise in CSF vorkommender Proteine beeinträchtigt war. Insbesondere das Protein Cystatin C, das bei der Alzheimer-Krankheit eine Rolle spielt und bei dieser Störung als Biomarker im Hirngewebe angesehen wird, wies eine spezifische Bruchstelle auf, die jedoch nicht beobachtet wurde, wenn die CSF bei -80 °C gelagert wurde.

„Unser Ziel war deshalb, ein Immunassay zu entwickeln, das als Werkzeug zur Qualitätsbeurteilung eingesetzt werden kann, um diese spezifische N-terminale Abspaltung eines Oktapeptids von Cystatin C nachzuweisen, die auftritt, wenn CSF bei -20 °C gelagert wird“, erklärt Kathleen Mommaerts, Korrespondenzautorin der Studie.

Die Forschenden entwarfen deshalb einen monoklonalen Antikörper sowie einen speziellen ELISA-Typ (Enzyme-linked Immunosorbent Assay). Der zuerst genannte Assay quantifiziert das intakte, nicht gespaltene Protein, während der zweite Assay die Gesamtmenge an Cystatin C quantifiziert, die in der CSF-Probe vorhanden ist (sowohl in gespaltener als auch nicht gespaltener Form). Das Team berechnete das Verhältnis dieser Konzentrationen, um das Ausmaß der Abspaltung bei Cystatin C zu beurteilen, und validierte den neuartigen Assay anschließend in einer Anwendung für eine Studie zur Stabilität von CSF bei kurzfristiger (bis zu 4 Wochen) und mittelfristiger (bis zu einem Jahr) Lagerung bei 4 °C, -20 °C, -80 °C sowie in flüssigem Stickstoff. Beobachtet wurde, dass sich der Anteil des verkürzten Proteins nur nach der Lagerung bei -20 °C veränderte, höchstwahrscheinlich bedingt durch eine erhöhte Empfindlichkeit des Proteins gegenüber der Aktivität proteinabbauender Enzyme bei -20 °C; dadurch wurde die Validität des Assays als Nachweis für diese bestimmte Art der molekularen Schädigung unter diesen spezifischen Lagerungsbedingungen bestätigt.

„Mit diesem einfachen neuen Doppelassay können Forschende einfach und schnell bestätigen, dass ihre CSF-Bioproben intakt und für ihren vorgesehenen Forschungszweck geeignet sind, beispielsweise für die Entdeckung und Validierung von Biomarkern im Zusammenhang mit neurodegenerativen und neuroinflammatorischen Erkrankungen wie Multiple Sklerose und Alzheimer“, erklärt Kathleen Mommaerts.

„Ein kritischer Faktor bei der Entdeckung und Validierung von Biomarkern ist nämlich die molekulare Qualität der verwendeten Bioproben. Wenn CSF über längere Zeit unter suboptimalen Bedingungen gelagert wird, kann dies zu einer molekularen Schädigung führen, die Biomarker-Studien verfälscht und dadurch die Validität von Forschungsergebnissen beeinträchtigt und die Entwicklung neuer Therapien für Patienten behindert. Die Lagerung von CSF-Proben bei -80 °C erhöht daher die Stabilität der Protein-Biomarker in der CSF im Vergleich zum Einfrieren bei -20 °C und sichert dadurch ihre Qualität“, fasst sie zusammen.

Die Ergebnisse wurden im Journal of Alzheimer’s Disease unter dem vollständigen Titel „A Cystatin C Cleavage ELISA Assay as a Quality Control Tool for Determining Sub-Optimal Storage Conditions of Cerebrospinal Fluid Samples in Alzheimer’s Disease Research“ (Ein ELISA-Assay für die Spaltung von Cystatin C als Werkzeug zur Bestimmung suboptimaler Lagerungsbedingungen für Proben von Zerebrospinalflüssigkeit in der Alzheimer-Forschung) veröffentlicht. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) der Universität Luxemburg, dem Amsterdam University Medical Center und dem Amsterdam Alzheimer Center durchgeführt.