Studien

Proteine als Frühwarnsystem für Typ-1-Diabetes

Bestimmte Proteine im Blut von Kindern können einen sich anbahnenden Typ-1-Diabetes vorhersagen - noch bevor die ersten Symptome auftreten. Das berichtet ein Wissenschaftlerteam am Helmholtz Zentrum München, Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung, im Fachmagazin „Diabetologia“.

Proteine

Das Vorhandensein bestimmter Proteine in Blutproben, kann einen sich anbahnenden Typ-1-Diabetes vorhersagen. Die Forscher identifizieren diese bei ihren Messungen anhand sogenannter Peptidpeaks (hier gezeigt). | Helmholtz Zentrum München

Ausgangspunkt der Arbeit waren zwei große Studien, die die Entstehungsmechanismen von Typ-1-Diabetes aufklären sollen (BABYDIAB und BABYDIET). Daran nehmen Kinder teil, die direkt mit Typ-1-Diabetikern verwandt sind und aufgrund dieser familiären Vorbelastung ein erhöhtes Risiko haben, selbst zu erkranken.

Doch dieser Autoimmunprozess entwickelt sich nicht von einem Tag auf den anderen: Oft durchlaufen die kleinen Patienten längere Vorstufen ohne Symptome, in denen sich erste Antikörper gegen die eigenen Insulin produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse bilden, sogenannte Autoantikörper. Biomarker die anzeigen, ob und wann das der Fall ist und wie schnell es zum Auftreten klinischer Symptome kommt, könnten die Behandlung von Risikopatienten deutlich verbessern.

Unter der Führung von Stefanie Hauck, Leiterin der Abteilung Proteinanalytik und der Core Facility Proteomics, und Anette-G. Ziegler, Direktorin des Instituts für Diabetesforschung am Helmholtz Zentrum München, analysierte das Wissenschaftlerteam Blutproben von 30 Kindern mit Autoantikörpern, die entweder sehr schnell oder stark verzögert einen Typ-1-Diabetes entwickelt hatten.

36.000 Kinder untersucht

Ein Jahr nach Einführung des bayerischen Pilotprojektes Fr1da veröffentlicht das Institut für Diabetesforschung am HZM erste Ergebnisse. Bei allen 105 Kindern, bei denen ein Frühstadium des Typ-1-Diabetes diagnostiziert wurde, konnten die Ärzte eine Stoffwechselentgleisung bisher verhindern.

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Die Daten verglichen die Forscher mit denen von Kindern, die weder Autoantikörper noch Symptome von Diabetes zeigten. Die in diesem Ansatz gefundenen Unterschiede in der Proteinzusammensetzung bestätigten die Forscherinnen und Forscher in einem zweiten Schritt anhand von Proben weiterer 140 Kinder.

„Insgesamt konnten wir 41 Peptide von 26 Proteinen bestimmen, die Kinder mit beziehungsweise ohne Autoantikörper voneinander unterscheiden“, so Christine von Toerne. Die Wissenschaftlerin der Abteilung Proteinanalytik teilt sich mit Michael Laimighofer, Doktorand in der Nachwuchsgruppe von Jan Krumsiek am Institut of Computational Biology, die Erstautorschaft der Arbeit. Auffällig bei ihren Auswertungen: Besonders viele dieser Proteine standen im Zusammenhang mit dem Fettstoffwechsel. „Zwei Peptide - aus den Proteinen Apolipoprotein M und Apolipoprotein C-IV - stachen dabei heraus und waren in den beiden Gruppen besonders unterschiedlich ausgeprägt“, ergänzt von Toerne.

Darüber hinaus war es bei Autoantikörper-positiven Kindern möglich, anhand der Peptidkonzentrationen von drei Proteinen (Hepatozyten-Wachstumsfaktor-Aktivator, Komplement-Faktor-H und Ceruloplasmin) in Kombination mit dem jeweiligen Alter der Kinder die Geschwindigkeit der Diabetesentwicklung besser einzuschätzen.

Die Forscher sind zuversichtlich, dass die gefundenen Proteinsignaturen als Biomarker für die künftige Diagnostik hilfreich sein werden. „Das Fortschreiten von Typ-1-Diabetes zur klinischen Erkrankung erfolgt über einen individuell variablen Zeitraum, der bisher unzureichend einschätzbar ist “, erklärt Ziegler. „Die von uns identifizierten Biomarker erlauben eine genauere Unterteilung dieser Phase vor dem Auftreten von Symptomen und sind durch Blutproben relativ leicht zu gewinnen.“

Hintergrund

Finanziert wurde die Studie von der US-amerikanischen Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF). Die jährliche Neuerkrankungsrate von Typ-1-Diabetes steigt kontinuierlich an. Neue immuntherapeutische Ansätze zielen darauf ab, diese Entwicklung zu stoppen. Die genaue Einschätzung des individuellen Stadiums der Krankheitsentwicklung ist dabei ein wichtiges Kriterium für eine gezielte Anwendung neuer Therapien.

Die beschriebene Studie zeigt, dass Kinder bereits im präsymptomatischen Stadium proteomische Veränderungen im Blut aufweisen. Das ermöglicht eine verbesserte Einschätzung der Dauer bis zur Manifestation der klinischen Erkrankung. Erst kürzlich konnten die Wissenschaftler der Abteilung Proteinanalytik zudem auch Biomarker für die Vorstufe von Typ-2-Diabetes identifizieren.

Quelle: Helmholtz Zentrum, 07.11.2016


Original-Publikation:

Von Toerne, C. & Laimighofer, M. et al. (2016): Peptide serum markers in islet autoantibody-positive children. Diabetologia, doi: 10.1007/s00125-016-4150-x