Liquid Health Check: Wie Proteomik das Gesundheitswesen verändern könnte

Ein Bluttest ist ein wichtiger Schritt, um fast jede medizinische Diagnose zu stellen. Dies gilt unabhängig davon, ob der Patient Bedenken hinsichtlich Diabetes, Nierenerkrankungen, Herzinsuffizienz oder vieler anderer Erkrankungen hat.

In den meisten Fällen liefern diese Bluttests anekdotische Informationen. Sie geben einen Hinweis auf das potenzielle Gesundheitsrisiko. Um eine Arbeitsdiagnose zu stellen, sind zusätzliche Bluttests und spezielle Tests wie Ultraschall, Röntgen oder Belastungstests erforderlich.

Was wäre, wenn Gesundheitsdienstleister, anstatt für jedes vermutete Gesundheitsproblem verschiedene Bluttests zu verlangen, einen einzigen Bluttest verwenden könnten, um Hunderte oder mehr verschiedene Prädiktoren für eine große Anzahl häufiger Krankheiten zu generieren? Mit anderen Worten, was wäre, wenn ein einziger Bluttest, der auf der Messung von Tausenden von Proteinen basiert, ein genaues, detailliertes Bild der aktuellen Gesundheit und der zukünftigen Krankheitsrisiken einer Person liefern könnte?

Mit dieser Frage beschäftigten sich die Autoren eines kürzlich erschienenen Nature Medicine -Artikels ¹ , der von Dr. Stephen Williams (SomaLogic, Inc.), Peter Ganz (University of California, San Francisco) und Nicholas Wareham (University of Cambridge) wollten antworten.

Warum Proteine ​​eine besondere Quelle für Gesundheitsinformationen sind

Die körpereigenen Proteine ​​eignen sich besonders gut, um umfassende Gesundheitsinformationen bereitzustellen. Sie sind die Werkzeuge, die Arbeitsbienen des Körpers, die die Funktionen aller Zellen ausführen.

Im Blut zirkulierende Proteine ​​spiegeln die genetisch vererbte Veranlagung für Krankheiten wider. Es wird von den Nukleotidsequenzen kodiert, aus denen unsere DNA-Gene bestehen.

Eiweiß spiegelt auch Umwelteinflüsse wider (Ernährung, Lebensstil, Alterungsprozess und eventuell eingenommene Medikamente zur Reduzierung von Gesundheitsrisiken). Es tut dies, indem es die Genexpression modifiziert, nicht indem es den genetischen Code selbst verändert.

DNA-Tests liefern statische Informationen über unsere Gene. Im Großen und Ganzen ändern sich diese Informationen während des gesamten Lebens nicht. Und dies ist sehr schwach mit dem Risiko von Volkskrankheiten verbunden. ²

Andererseits ändern sich die Proteinspiegel ständig, da sich die menschliche Gesundheit verändert und Krankheitsrisiken entstehen ^{3, 4} Und die Assoziation von Proteinen mit Krankheitsrisiken kann stark sein. ⁵

Aus diesen Gründen wurde vermutet, dass Blutproteine ​​ein aussagekräftiges Bild des aktuellen Gesundheitszustands liefern. Sie bieten auch eine Vorschau auf Erkrankungen, die noch nicht klinisch erkennbar sind.

Technologie zur Messung Tausender Proteine ​​im Blut

Bis vor kurzem war die Messung großer Proteinmengen in einem komplexen Gemisch aus Zellen und Chemikalien wie Blut durch das Fehlen geeigneter Technologien begrenzt. Die SomaLogic-Technologie (Boulder, Colorado) löst dieses Problem. ^{5, 6}

Es verwendet modifizierte Aptamere. Dies sind chemisch modifizierte Fragmente einzelsträngiger DNA, die wie Antikörper mit hoher Affinität (subnanomolar) und ausgezeichneter Spezifität an Proteine ​​binden. ⁷

Derzeit kann der Assay fast fünftausend verschiedene Proteine ​​messen, die in sehr unterschiedlichen Konzentrationen vorhanden sind. Und das mit nur 0,15 Milliliter Blut.

Der Nutzen der Proteomik: eine Proof-of-Concept-Studie

In der oben genannten Pilotstudie haben die Forscher die Werte von 5.000 verschiedenen Proteinen in archivierten Blutproben von fast 17.000 Personen gemessen, die an 5 verschiedenen Längsschnitt-Gesundheitsstudien teilgenommen haben. ¹ Dies führte zu insgesamt 85 Millionen Proteinmessungen, was dies zur bislang größten Proteinstudie macht.

Die Anwendung ausgeklügelter computergestützter maschineller Lernansätze auf diesen massiven Datensatz ergab Proteinexpressionsmuster, die mit 11 verschiedenen Messwerten der allgemeinen Gesundheit der Patienten korrelierten. Es korrelierte auch mit ihrem Risiko, in den Jahren nach der Blutentnahme bestimmte Krankheiten zu entwickeln.

Der Test kann beispielsweise vorhersagen, wie viel Fett sich in der Leber einer Person befindet. Leberfett ist ein Prädiktor für Leberzirrhose, ein Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und ein Indikator für Insulinresistenz.

Der Test maß auch das allgemeine Fitnessniveau und sagte die Wahrscheinlichkeit voraus, innerhalb von 5 Jahren an Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu erkranken.

Elf Gesundheitsindikatoren in einem Bluttest

Der Satz von 11 Ergebnissen, die dieser einzelne Bluttest liefert, ist hier dargestellt:

• das Vorhandensein oder Fehlen von Fett in der Leber
• Nierenfunktion
• Prozentsatz des Körperfetts
• viszerales Fett
• magere Körpermasse
• kardiopulmonale Fitness
• durchschnittliche tägliche körperliche Aktivität
• Alkoholkonsum
• Zigaretten rauchen
• Voraussichtliche Diagnose von Diabetes bei Prädiabetikern innerhalb von 10 Jahren.
• die Wahrscheinlichkeit, innerhalb von 5 Jahren einen Herzinfarkt, Schlaganfall, Herzinsuffizienz oder Tod durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu erleiden, bei Menschen ohne bekannte Herzerkrankung.

Seit der Veröffentlichung des Artikels wurde die Liste um Tests für das kardiovaskuläre Risiko bei Menschen mit bekannter Herzerkrankung, den Energieverbrauch im Ruhezustand und die Glukosetoleranz erweitert.

Die Struktur von Proteinen kann die Anfälligkeit für Krankheiten bestimmen

Diese Pilotstudie demonstriert ein neues Paradigma. Die Messung von Blutproteinen kann genaue Gesundheitsinformationen liefern, die viele medizinische Fachgebiete umfassen. Diese Informationen sollten für Patienten und ihr medizinisches Fachpersonal nützlich sein.

Alle bisher durchgeführten Studien deuten darauf hin, dass die Proteinstruktur die Prädisposition für folgende Krankheiten bestimmen kann:

• Herzischämie,
• Herzfehler,
• Diabetes,
• Leber erkrankung,
• Nierenerkrankung,
• Demenz u
• Flusskrebs.

Höchstwahrscheinlich ist dies nur die Spitze des Eisbergs. Letztendlich ist es unser Ziel, einen umfassenden „flüssigen Gesundheitscheck“ zur personalisierten Erkennung, Vorbeugung und Behandlung vieler Krankheiten bereitzustellen.

Die Bedeutung des Flüssigkeits-Gesundheitschecks für Patienten und das Gesundheitswesen

Ein einziger Bluttest, der auf der Messung von Proteinen in großen Mengen basiert, könnte wichtige Auswirkungen auf die Umgestaltung des Gesundheitswesens haben. Hier sind sie:

1. Komfort für Patienten und niedrigere Gesundheitskosten

Ein Patient müsste mehrere Arzttermine buchen und sich Tests im Wert von Tausenden von Dollar unterziehen, um die gleiche Menge an medizinischen Informationen zu erhalten, die eine einzige Blutprobe liefert, wobei Tausende von Proteinen gleichzeitig zu angemessenen Kosten gemessen werden.

2. Bereitstellung wirklich „personalisierter (Präzisions-)Medizin“

Proteine ​​sind traditionellen klinischen Risikofaktoren „nachgeschaltet“. Auf diese Weise können sie berichten, ob die klinischen Risikofaktoren einer Person den Mechanismus in Gang gesetzt haben, der für das Auftreten einer Krankheit erforderlich ist.

Im Gegensatz zu genetischen Risikofaktoren, die sich im Laufe des Lebens einer Person nicht ändern, hängen proteinbezogene Risikofaktoren von Veränderungen in der Umwelt ab (z. B. Ernährung, Lebensstil, Medikamente usw.).

Daher gehen wir davon aus, dass proteinbasierte Risiko-Scores (im Gegensatz zu genetischen Risiko-Scores) regelmäßig während des gesamten Lebens überwacht werden, um Informationen zu Folgendem zu erhalten:

• Änderungen des Gesundheitsrisikos
• die Notwendigkeit einer Behandlung
• Notwendigkeit einer Änderung des Lebensstils

Wir glauben, dass es wichtig ist, diesen Test zu kommerzialisieren, damit er Patienten umfassend helfen kann. Zu diesem Zweck hat SomaLogic bereits die ersten zehn SomaSignal™-Tests auf der Grundlage der im Nature Medicine -Artikel beschriebenen Ergebnisse auf den Markt gebracht . Die Entdeckungs- und Entwicklungsarbeit ist im Gange, mit über hundert Tests, die sich bereits in der Entwicklung befinden.

Liquid Health Check: Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie

Der Liquid Health Check stellt eine wichtige Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie dar. Ein wichtiger Aspekt dieser Zusammenarbeit ist die Betonung von Offenheit und Transparenz, von der letztendlich die Patienten profitieren.

Forschungsergebnisse werden in Fachzeitschriften mit Peer-Review veröffentlicht, meist mit ausführlichen Zusatzinformationen. ^{1, 5, 8} Wir tun dies, damit medizinisches Fachpersonal und Apotheker Daten und Informationen sorgfältig analysieren und für ihre eigene Forschung nutzen können.

Finanzielle Offenlegung: Dr. Ganz ist Mitglied des medizinischen Beirats von SomaLogic, für das er keine Vergütung erhält. Dr. Williams ist ein Mitarbeiter von SomaLogic.

Anmerkung der Redaktion: Ich habe Ärzte eingeladen. Ganz und Williams, diesen Beitrag zu präsentieren, nachdem sie sich ihre hervorragende Präsentation auf der immer hervorragenden Precision Medicine World Conference 2020 angehört haben. Wir haben keine Vergütung für die Veröffentlichung dieses Beitrags erhalten.