Biomedizinische Analytik
Glykosphingolipide: Struktur und funktionelle Bedeutung als Zielstrukturen für Tumordiagnostik und -therapie
Glykosphingolipide (GSL) bestehen aus einem hydrophoben Ceramidteil, mit dem sie in der Lipiddoppelschicht von eukaryontischen Zellen verankert sind, und einem
hydrophilen Oligosaccharidanteil, der der Zellaußenseite zugewandt ist. Folglich können Zellen über ihre exponierten Lipid-gebundenen
Zuckermoleküle mit ihren Liganden in Wechselwirkung treten. GSL spielen eine wichtige Rolle bei Zell-Zell-Kontakten (Lektin-Oligosaccharid-Interaktionen) und sind
beispielsweise an der Organogenese beteiligt. Darüber hinaus fungieren sie als Rezeptoren für pflanzliche Lektine, Antikörper, bakterielle Toxine, Viren und
Bakterien (um nur einige Beispiele zu nennen).Tumorzellen zeigen im Vergleich zu normalen, gesunden Zellen eine veränderte GSL-Expression. Die Strukturen von sog.
"Tumor-assoziierten" GSL, die eine erhöhte Tumor-spezifische Expression zeigen, sind von großem Interesse, da sie potentielle Zielstrukturen ("targets") für
die Tumordiagnostik und -therapie darstellen. Ein Beispiel dafür ist der monoklonale Antikörper R24, der hochspezifisch das bei Melanomen
überexprimierte Gangliosid GD3 (CD60a) erkennt und bereits für die Anti-Tumortherapie eingesetzt wurde. Da Antikörper selbst glykosyliert sind und
diese Eigenglykosylierung für ihre Wirksamkeit und damit für den Erfolg einer Therapie von großer Wichtigkeit ist, wurden die N-Glykane von R24, der uns
als Modellantikörper diente, einer intensiven Strukturanalyse unterzogen. Das Glykosylierungsmusters wird zukünftig ein wichtiges Zulassungskriterium für
den Einsatz von monoklonalen Antikörpern für die Humantherapie sein.Zu diesem Themenkomplex wurden in dem Berichtszeitraum neue immunologische und
massenspektrometrische Methoden (MALDI-MS, nanoESI-QTOF-MS und FT-ICR-MS) entwickelt, die kontinuierlich verbessert und für klinisch relevante
Fragestellungen optimiert wurden. Für das in der klinischen Phase I und II befindliche Antitumortherapeutikum rViscumin konnten Ganglioside vom CD75s-Typ sowie
Glykoproteine mit CD75s-Determinanten als Rezeptoren identifiziert werden. Erste klinische Untersuchungen mit bisher kleiner Fallzahl an Tumoren des Gastrointestinaltraktes
ergaben, daß in mehr als 50% der untersuchten Tumoren eine erhöhte Konzentration von CD75s-Gangliosiden vorlag. Zur Zeit wird eine größere
Fallzahl dieser Tumoren analysiert und das Spektrum an Tumoren um Blasen- und Nierenkarzinome erweitert. Die Identifizierung von weiteren potentiellen Zucker-basierten
Zielstrukturen für diagnostische und therapeutische Anwendungen nimmt einen unserer Schwerpunkte für die zukünftigen Arbeiten ein. Mit Zunahme der
anfallenden Probenzahlen sollen bereits entwickelte automatisierte MS-gekoppelte Methoden (Chiptechnologien) zum Einsatz kommen ("Glycomics"), wie sie für die
Charakterisierung vom Humanhirn-Biopsien von uns beschrieben wurden.Glykosphingolipide (GSL) bestehen aus einem hydrophoben Ceramidteil, mit dem sie in der
Lipiddoppelschicht von eukaryontischen Zellen verankert sind, und einem hydrophilen Oligosaccharidanteil, der der Zellaußenseite zugewandt ist. Folglich können
Zellen über ihre exponierten Lipid-gebundenen Zuckermoleküle mit ihren Liganden in Wechselwirkung treten. GSL spielen eine wichtige Rolle bei
Zell-Zell-Kontakten (Lektin-Oligosaccharid-Interaktionen) und sind beispielsweise an der Organogenese beteiligt. Darüber hinaus fungieren sie als Rezeptoren für
pflanzliche Lektine, Antikörper, bakterielle Toxine, Viren und Bakterien (um nur einige Beispiele zu nennen).Tumorzellen zeigen im Vergleich zu normalen, gesunden
Zellen eine veränderte GSL-Expression. Die Strukturen von sog. "Tumor-assoziierten" GSL, die eine erhöhte Tumor-spezifische Expression zeigen, sind von
großem Interesse, da sie potentielle Zielstrukturen ("targets") für die Tumordiagnostik und -therapie darstellen. Ein Beispiel dafür ist der monoklonale
Antikörper R24, der hochspezifisch das bei Melanomen überexprimierte Gangliosid GD3 (CD60a) erkennt und bereits für die Anti-Tumortherapie eingesetzt
wurde. Da Antikörper selbst glykosyliert sind und diese Eigenglykosylierung für ihre Wirksamkeit und damit für den Erfolg einer Therapie von großer
Wichtigkeit ist, wurden die N-Glykane von R24, der uns als Modellantikörper diente, einer intensiven Strukturanalyse unterzogen. Das Glykosylierungsmusters wird
zukünftig ein wichtiges Zulassungskriterium für den Einsatz von monoklonalen Antikörpern für die Humantherapie sein.
Zu diesem Themenkomplex wurden in dem Berichtszeitraum
neue immunologische und massenspektrometrische Methoden (MALDI-MS, nanoESI-QTOF-MS und FT-ICR-MS) entwickelt, die kontinuierlich verbessert und für
klinisch relevante Fragestellungen optimiert wurden. Für das in der klinischen Phase I und II befindliche Antitumortherapeutikum rViscumin konnten Ganglioside vom
CD75s-Typ sowie Glykoproteine mit CD75s-Determinanten als Rezeptoren identifiziert werden. Erste klinische Untersuchungen mit bisher kleiner Fallzahl an Tumoren des
Gastrointestinaltraktes ergaben, daß in mehr als 50% der untersuchten Tumoren eine erhöhte Konzentration von CD75s-Gangliosiden vorlag. Zur Zeit wird eine
größere Fallzahl dieser Tumoren analysiert und das Spektrum an Tumoren um Blasen- und Nierenkarzinome erweitert. Die Identifizierung von weiteren
potentiellen Zucker-basierten Zielstrukturen für diagnostische und therapeutische Anwendungen nimmt einen unserer Schwerpunkte für die zukünftigen
Arbeiten ein. Mit Zunahme der anfallenden Probenzahlen sollen bereits entwickelte automatisierte MS-gekoppelte Methoden (Chiptechnologien) zum Einsatz kommen
("Glycomics"), wie sie für die Charakterisierung vom Humanhirn-Biopsien von uns beschrieben wurden.
Projektdauer:
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
Vorträge (V) und Poster (P):
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