Dokument: Entwicklung eines diagnostischen Assays zum Nachweis von alpha-Synuclein-Aggregaten
| Titel: | Entwicklung eines diagnostischen Assays zum Nachweis von alpha-Synuclein-Aggregaten | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61887 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20230201-104921-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schaffrath, Anja [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Tamgüney, Erdem Gültekin [Gutachter] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Parkinson-Erkrankung, alpha-Synuclein, Assay-Entwicklung | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Fehlgefaltetes und aggregiertes a-Synuclein (a-Syn) ist das pathologische Merkmal von Synucleinopathien
wie der Parkinson-Krankheit (PD), der Demenz mit Lewy-Körperchen (DLB) und der Multisystematrophie (MSA). Daher werden Aggregate aus oligomerem und fibrillärem a-Syn als vielversprechende Biomarker für die Entwicklung diagnostischer Tests und für die Arzneimittelentwicklung gesehen. Ein wertvoller Biomarker für die Diagnose von PD sollte eine frühzeitige Diagnose der Krankheit ermöglichen, bevor die neuronale Funktionalität irreversibel verloren geht und sich neurologische Symptome manifestieren. Die quantitative Messung von a-Syn- Aggregaten in Körperflüssigkeiten wie Liquor stellt eine Herausforderung dar, da hochempfindliche und spezifische Assays benötigt werden. In der Vergangenheit konzentrierte sich ein Großteil der Forschung auf die Quantifizierung von a-Syn-Oligomeren in Liquor. Jedoch haben jüngste Studien gezeigt, dass pathologisches a-Syn bei einigen Patienten in Geweben des Gastrointestinaltrakts (GIT) nachgewiesen werden kann. Dies deutet darauf hin, dass a-Syn-Aggregate auch in Stuhl ausgeschieden werden. In dieser Arbeit wurde der Oberflächenbasierte Fluoreszenz-Intensitäts-Verteilungs-Analyse (sFIDA, engl.: surface-based fluorescence intensity distribution analysis)-Assay verifiziert, einzelne Partikel von a-Syn-Aggregaten in Stuhl zu detektieren und zu quantifizieren. Dazu wurden synthetische a-Syn-Aggregate und Silikananopartikel (SiNaPs) als Standardanalyten sowie humane Stuhlproben für die Assayverifizierung verwendet. Anschließend wurde der sFIDA-Assay technisch auf seine Spezifität und Selektivität für a-Syn-Aggregate validiert. Nach erfolgreicher Validierung wurden a-Syn-Aggregate in Stuhlproben von 94 Personen mit PD, 72 mit isolierter REM-Schlafverhaltensstörung (iRBD) und 51 ohne diagnostizierte neurologische Störung, die gesunde Kontrollen darstellen, quantifiziert. Hierbei wurden signifikant erhöhte Konzentrationen von a-Syn-Aggregaten in Stuhl von iRBD-Patienten mit einer medianen Konzentration von 9,2 fM im Vergleich zu denen von gesunden Kontrollen (HC, engl.: healthy controls) mit einer Konzentration von 5,2 fM (p = 0,024) oder PD-Patienten mit einer Konzentration von 3,8 fM (p < 0,001) gemessen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass a-Syn-Aggregate in Stuhl ausgeschieden werden und mit dem sFIDA-Assay gemessen werden können, was die Diagnose von prodromalen Synucleinopathien unterstützen könnte. Schließlich könnte der sFIDA-Assay bei klinischen Studien zur Krankheitsmodifikation von Nutzen sein, indem die Konzentrationen von a-Syn-Aggregaten in Stuhlproben vor und während der Behandlung überwacht werden. Durch die nicht-invasive Methode der Probengewinnung ist eine longitudinale Überwachung vereinfacht und häufige Probennahme für eine lückenlose Überwachung möglich.Misfolded and aggregated a-synuclein (a-syn) is the pathological hallmark of synucleinopathies like Parkinson’s disease (PD), dementia with Lewy bodies (DLB), and multiple system atrophy (MSA). Thus, assemblies of oligomeric and fibrillar a-syn are regarded as promising biomarkers for the development of diagnostic assays and novel targets for drug development. A valuable biomarker for PD diagnosis should allow disease detection at early stages before neuronal functionality is irreversibly lost and neurological symptoms manifest. The quantitative measurement of a-syn aggregates in body fluids such as cerebrospinal fluid poses a challenge since highly sensitive and specific assays are needed. In the past, much research has focused on cerebrospinal fluid for a-syn oligomer quantification. Recent studies, however, have shown that pathologic a-syn can be detected in gastrointestinal tract tissues in some patients, suggesting that a-syn aggregates may also be shed into stool. In this work, the surface-based fluorescence intensity distribution analysis (sFIDA)-assay was verified to detect and quantify single particles of a-syn aggregates in stool. For this, synthetic a-syn aggregates and silica nanoparticles (SiNaPs) as standard analytes and human stool homogenates were used for the verification of the assay. Subsequently, the sFIDA-assay was technically validated for its specificity and selectivity for a-syn aggregates. After successful validation of the sFIDA, stool samples of 94 individuals with PD, 72 with isolated rapid eye movement sleep behavior disorder (iRBD), and 51 without any diagnosed neurological disorder, representing healthy controls were quantified. Significantly elevated concentrations of a-syn aggregates in stool of iRBD patients with a median concentration of 9.2 fM versus those of healthy controls (HC) with a median concentration of 5.2 fM (p = 0.024) or PD patients with a median concentration of 3.8 fM, p < 0.001) were measured. The results show that a-synuclein aggregates are excreted in stool and can be measured using the sFIDA assay, which could support the diagnosis of prodromal synucleinopathies. Finally, sFIDA could provide insight into potential disease modification in clinical trials by monitoring concentrations of a-syn aggregates in stool samples before and during treatment. Due to the non-invasive method of sample collection, longitudinal monitoring is simplified and frequent sampling for consistent monitoring is possible. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.02.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.02.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 22.12.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 27.01.2023 |
