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Forschung 6Die Europäische Renale cDNA Bank (ERCB):Multizenterstudie zur molekularen Diagnostikvon NierenerkrankungenClemens D. Cohen, Anna Henger, Holger Schmid, Matthias Kretzler,Medizinische Poliklinik der Ludwig-Maximilians-Universität, MünchenJährlich werden ca. 14.000 Menschen allein in Deutschland terminal niereninsuffizient(Quelle: QuaSi Niere 2000). Um zu überleben, benötigen diesePatienten ein permanentes Nierenersatzverfahren, wie die chronische Dialyseoder Nierentransplantation. Die Kosten allein für diese Nierenersatzverfahrenbelaufen sich in Deutschland auf ca. 5 Mrd. Euro pro Jahr. Schon vorder Dialysepflichtigkeit ist eine verschlechterte Nierenfunktion eine bedrohlicheSituation, welche nicht nur den Patienten wegen Stoffwechselveränderungen(Knochenumbau, beschleunigte Arteriosklerose u. a.) anhaltendbelastet, sondern ihn auch akut gefährden kann (Überwässerung, Medikamentenwechselwirkungen).Eine Vielzahl an Faktoren führen zu einer Niereninsuffizienz. In der westlichenWelt sind Diabetes mellitus und arterielle Hypertonie die häufigstenUrsachen für einen Funktionsausfall der Niere. Ferner können immunologischeSystemerkrankungen die Filtrationseinheiten der Niere (Glomeruli) oderdie Konzentrationseinheiten (Tubuli) schädigen. Diese Krankheiten werdenentsprechend Glomerulonephritis, bzw. tubulo-interstitielle Nephritisgenannt. Des weiteren beeinträchtigen Gefäßentzündungen (Vaskulitiden)die Niere; aber auch erbliche Krankheiten, wie die polyzystischen Nierenerkrankungen,können zur Dialysepflichtigkeit führen.Diagnostik undGenexpressionsanalyseBereits bei einer leichten Nierenfunktionseinschränkung ist einefrühzeitige Klärung der Ursache entscheidend, um das Fortschreiten zur terminalenNiereninsuffizienz verhindern oder zumindest verzögern zu können.Als Goldstandard zur Etablierung dieser entscheidenden Diagnose hat sichdie Nierenbiopsie etabliert. Hierbei wird ultraschallgesteuert Nierengewebemit einer Punktionsnadel gewonnen. Dieses Gewebe wird mittels drei verschiedener,sich ergänzender Verfahren untersucht: Histologisch, um feingeweblicheVeränderungen zu dokumentieren; immunhistologisch, um spezifischeEiweißablagerungen nachzuweisen; und elektronenmikroskopisch,um Auffälligkeiten im zellulären Aufbau der Filtrationseinheit zu erfassen.Leider lassen sich trotz bedeutender Fortschritte im Bereich der Nierenpathologieviele Krankheiten nicht klar voneinander trennen. Auch die Vorhersageüber das Therapieansprechen des jeweiligen Patienten ist aus denBiopsieergebnissen bislang nicht möglich. Die Analyse der mRNA-Regulationim erkrankten Nierengewebe könnte daher, ähnlich wie es sich in derOnkologie bereits abzeichnet, Aufschluss über das individuelle Therapieansprechendes einzelnen Patienten geben. Ferner könnte das Expressionsprofildie Unterscheidung von Krankheiten ermöglichen, welche sich mit den bisherigenTechniken nur schwer differenzieren lassen. Schließlich sollte dasExpressionsprofiling Pathomechanismen von Nierenerkrankungen offenlegen,und somit spezifische Therapieansätze ermöglichen (Kretzler et al.,2002).Aufbau einer EuropäischenNierenbiopse cDNA-BankVoraussetzung für die Etablierung eines solchen neuen diagnostischenVerfahrens ist die Untersuchung eines umfassenden Nierenbiopsiekollektivs.Es wurde daher 1999 die Europäische Renale cDNA-Bank (ERCB;ren = Niere) als internationale Multizenterstudie ins Leben gerufen, um einausreichend großes Archiv an Nierenbiopsien aufzubauen. In der Zwischenzeitarbeiten bereits über zwanzig nephrologische (= nierenheilkundliche)Zentren in der ERCB zusammen, wobei das Analyse- und Koordinationszentrumin München liegt. Entscheidend war zunächst die Etablierungeines Protokolls, welches eine optimale mRNA-Asservierung ermöglicht, imklinischen Alltag gut einzufügen ist, und nicht mit der Routinediagnostikinterferiert. Dabei hat sich folgendes Vorgehen als effektiv und sehr robustbewährt (Abb. 1, (Cohen et al., 2002a)): Ein Teil des biopsierten Nierengewebes(min. 10 %) wird umgehend nach der Biopsie in ein vorcodiertesGefäß mit RNase Inhibitor gegeben, bei –20°C gelagert und gekühlt nachMünchen versandt. Hier wird der Biopsiepartikel standardisiert manuellmikrodisseziert, um Glomeruli von Tubuli zu trennen und beide Kompartimenteseparat untersuchen zu können. Ein Teil dieses mikrodisseziertenGewebes wird direkt revers transkribiert und steht zur Analyse mit real-timeRT-PCR (TaqMan) zur Verfügung. Der zweite Anteil verbleibt in RNase Inhibitorund wird nach linearer Amplifikation für Hybridisierungstechniken(Arrays) verwandt. Parallel zu dieser Gewebeaufarbeitung werden klinischeDatenblätter und histopathologische Ergebnisse aus den klinischen Zentrennach München übermittelt und hier in eine Datenbank zur Korrelation mitden Expressionsdaten aufgenommen.Zur Bestätigung der Ergebnisse aus dieser Multizenterstudie wurde ein Protokollzur Analyse der RNA-Expression aus formalin-fixiertem Gewebe ausder Onkologie auf Nierenbiopsien übertragen und erlaubt seither die Genexpressionansanalyseeinzelner Gene an archivierten, fixierten Routinebiopsien(Cohen et al. 2002).Im Rahmen der ERCB wurden mit diesem Protokoll bis 2003 über 1000 Biopsienasserviert. Die Erkrankungsentitäten spiegeln hierbei die Inzidenz derverschiedenen biopsierten Nierenerkrankungen in Europa wieder (Abb. 2).DifferentialdiagnostischeHerausforderungEine beispielhafte Analyse aus der ERCB mit möglicher diagnostischerBedeutung behandelt zwei Glomerulopathien: die Fokal-SegmentaleGlomerulosklerose (FSGS) und die Minimal-Change Glomerulopathie(MCD). Beide Erkrankungen manifestieren sich durch eine hohe Proteinausscheidungim Urin und zeigen häufig in der Routine-Biopsiediagnostik einsehr ähnliches Bild. Doch unterscheiden sich beide Erkrankungen bezüglichTherapie und Prognose entscheidend: Die MCD führt selten zu einer Nierenfunktionseinschränkungund spricht sehr gut auf eine Therapie mit Cor-GenomXPress 3/03