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Alterations of the expression pattern in bile-duct epithelia and the bile-proteome in primary sclerosing cholangitis: Identification of disease-associated proteins by a proteomic approach

Subject Area Gastroenterology
Term from 2009 to 2019
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 161822327
 
Final Report Year 2020

Final Report Abstract

Im Rahmen des DFG-Projektes gelang die Etablierung und Modifikation eines zuverlässigen Aufreinigung-Protokolls für Proteine aus der Galle. Es wurde ein Referenz-Galleproteom aus Galleproben von Patienten mit Gallensteinen etabliert und vergleichende Untersuchungen mit Galleproben von Patienten mit PSC, CCC und PSC/CCC durchgeführt. Hierbei gelang der Nachweis erkrankungsspezifischer Veränderungen auf Ebene des Galleproteoms, z.B. zeigte sich eine deutliche Hochregulation des Proteins S100A9 in der Galle der PSC-Patienten. Die Signalweganalyse erbrachte eine Überexpression des Wnt-Signalwegs in CCC-Patienten, wohingegen in PSC/CCC-Patienten inflammatorische Cytokine und Chemokine dominierten. Mittels DIGE-Analyse konnten CD14 und Annexin-4 als die beiden Proteine identifiziert werden, die am besten beide Gruppen voneinander unterscheiden. Wir konnten einen funktionellen SNP des CD14-Gens als Risikofaktor für die Bildung biliärer Stenosen identifizieren und lösliches sCD14 als unabhängiger Risikofaktor für ein kürzeres transplantations-freien Überleben bei PSC. Die weitere Analyse von Zytokinprofilen in der Galle erbrachte eine spezifische Überexpression des Th1/Th17-Signalwegs bei PSC- Patienten, im Gegensatz zu erhöhten IL-6 Spiegeln in der Galle von LTX- und SSC- Patienten. Darüber hinaus gelang der Nachweis von Vesikeln in Galleproben, welche anhand ihrer charakteristischen Größe, Dichte und typischer Markerproteine, wie z.B. CD9 und ADAM10 als EVs identifiziert werden konnten. Nach Modifikationen des Aufreinigungsprotokolls wurden die Proteine der isolierten biliären EVs von Kontroll-, PSC- und CCC-Patiente mittels Massenspektometrie analysiert und spezifische Proteinmuster identifiziert. Es konnten zahlreiche Proteine identifiziert werden, die als potentielle Tumorfrühmarker für biliäre Malignome in weiterführenden Studien evaluiert werden sollen. Diese Ergebnisse könnten neben einer Verbesserung der Diagnostik auch als Ansatzpunkte für neue Therapieoptionen genutzt werden. Darüber hinaus konnte auch die Konzentration der biliären EVs als potentieller Tumormarker bei PSC-Patienten verifiziert werden, welche sich auch mit einem vereinfachten Aufreinigungsprotokoll aus kleinen Probenvolumina gewinnen lassen. Hierdurch könnte dieses Verfahren leichter Einzug in die klinische Anwendung erfahren. Im Sinne einer Verbesserung der individuellen Risikostratifizierung von PSC-Patienten konnten wir mehrere neue genetische Risikofaktoren identifizieren, u.a. PNPLA3 und FUT2. In Abhängigkeit des FUT2 und FUT3 Genotyps konnten wir Genotypabhängige Referenzbereiche für die Tumormarker Ca19-9 und CEA definieren, wodurch die Sensivitität und Spezifität dieser Marker deutlich erhöht werden kann. Im Zusammenhang mit der Aufarbeitung insbesondere des PSC-Kollektives konnten in ergänzenden Untersuchungen weitere klinische und laborchemische Riskofaktoren identifiziert werden, beispielsweise die Alkalische Phosphatase im Serum, Serum IgG-Spiegel und das Alter bei Erstdiagnose. Des Weiteren konnten wir den Nutzen regelmäßiger endoskopischer Verlaufskontrolle und einer konsequenten endoskopischen Dilatationstherapie im Falle dominanter Gallenwegsstenosen in unserer PSC-Kohorte nachweisen.

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