Pharmazeutische Proteomics

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Implementierung, Validierung und Anwendung der 2-dimensionalen Gelelektrophorese und der MALDI-TOF Massenspektrometrie unter pharmazeutischen Gesichtspunkten auseinander. Es wurde ein breites Spektrum aus dem Bereich der Pharmazeutischen Proteomics bearbeitet, beginnend mit einer detaillierten Methodenentwicklung für 2-DE, um die Methode zu optimieren, ihre Robustheit zu evaluieren und die Grenzen der Methode kennen zu lernen. Daran schließt sich eine Validierung für 2-DE / Silberfärbung an. Der Validierungsansatz orientiert sich an den üblicherweise in der pharmazeutischen Industrie bei der Validierung analytischer Methoden untersuchten Parametern. Hierzu zählen Präzision, Linearität, Richtigkeit und Spezifität. Ferner wurden Untersuchungen angestellt, inwiefern Daten aus unterschiedlichen Labors zusammengefasst werden können. Zur Dokumentation wurde ein auf MS Access® basierendes Laborinformationssystem erstellt. Hiermit können die von verschiedenen Mitarbeitern erzeugten Daten einheitlich und nachvollziehbar erfasst werden. Nach der Etablierung der methodischen Grundlagen wurden unterschiedliche, pharmazeutisch relevante Fragestellungen mittels 2-DE und MALDI-TOF-MS bearbeitet. Proben unterschiedlicher Komplexität wurden untersucht, die Milch eines transgenen Kaninchens, welches bovines FSH exprimiert, wurde analysiert. Über diese Versuche wurde der Einstieg in die Analytik rekombinanter Arzneistoffe geschaffen. Die 2-DE eignet sich sehr gut um die bei posttranslational modifizierten rekombinanten Proteinen auftretende Mikroheterogenität abzubilden. 2-DE und MALD-TOF MS sind alternative Methoden zu denen, die im europäischen Arzneibuch für die Analytik rekombinanter Arzneistoffe beschriebenen werden. Erythropoietin, einer der weltweit umsatzstärksten rekombinanten Arzneistoffe, zu dem auch eine Monographie im EuAB existiert, wurde näher untersucht. Bei diesem Protein wurden die Zuckerseitenketten selektiv abgespalten und es wurde untersucht, welche Auswirkung die Zucker auf das eletrophoretische Verhalten des Erythropoietins haben. Eine MALDI-TOF-MS Analytik von Erythropoietin war auch erst nach Abspaltung der Zuckerseitenketten möglich. Die Sequenzabdeckung konnte durch Verdau mit unterschiedlichen Enzymen gesteigert werden. Eine Technologie zur Sequenzierung von Proteinen mittels MALDI-TOF-MS wurde mit CAFTM für rekombinantes Chicken Annexin V etabliert. Weitere rekombinante Proteine, die im Rahmen dieser Arbeit untersucht wurden, sind Interferon-alfa-2a, Interferon-alf-2b, rh-HCG, Trastuzumab und Rituximab. Das anti-apoptotischen Bcl-xL ist ein Zielprotein für den Einsatz von Antisense Oligonucleotiden in der Tumortherapie. Für dieses Protein wurde eine 2-DE / Western blot-Methode entwickelt, die als in vitro Testsystem für das Screening von Oligonucleotiden genutzt werden kann. Aus dem Bereich der klinischen Proteomics wurden Serum, CSF und Urinproben von Patienten mit Bence Jones Proteinämie untersucht und mit den üblicherweise in der Klinik verwendeten CE-Analysen verglichen. In einzelnen Fällen konnten in vermeintlich Bence Jones negativen Proben mittels 2-DE doch noch Bence Jones Proteine nachgewiesen werden. Zusammenfassend kann man sagen, dass 2-DE und MALDI-TOF-MS vielseitig in der Pharmazie angewendet werden können. Die Komplexität eines jeden Proteoms und die physikochemische Heterogenität von Proteinen muss beachtet werden. In komplexen Proteinmischungen sind aufgrund sehr unterschiedlicher Konzentrationen, Löslichkeiten und der Heterogenität durch posttranslationale Modifikationen viele Proteine einem globalen 2-DE Ansatz nicht zugänglich, nichtsdestotrotz ist die 2-DE derzeit eine der leistungsfähigsten Methoden in der Proteomanalytik

Genome-wide association study identifies the SERPINB gene cluster as a susceptibility locus for food allergy

Genetic factors and mechanisms underlying food allergy are largely unknown. Due to heterogeneity of symptoms a reliable diagnosis is often difficult to make. Here, we report a genome-wide association study on food allergy diagnosed by oral food challenge in 497 cases and 2387 controls. We identify five loci at genome-wide significance, the clade B serpin (SERPINB) gene cluster at 18q21.3, the cytokine gene cluster at 5q31.1, the filaggrin gene, the C11orf30/LRRC32 locus, and the human leukocyte antigen (HLA) region. Stratifying the results for the causative food demonstrates that association of the HLA locus is peanut allergy-specific whereas the other four loci increase the risk for any food allergy. Variants in the SERPINB gene cluster are associated with SERPINB10 expression in leukocytes. Moreover, SERPINB genes are highly expressed in the esophagus. All identified loci are involved in immunological regulation or epithelial barrier function, emphasizing the role of both mechanisms in food allergy

Genome-wide association study identifies the SERPINB gene cluster as a susceptibility locus for food allergy

Genetic factors and mechanisms underlying food allergy are largely unknown. Due to heterogeneity of symptoms a reliable diagnosis is often difficult to make. Here, we report a genome-wide association study on food allergy diagnosed by oral food challenge in 497 cases and 2387 controls. We identify five loci at genome-wide significance, the clade B serpin (SERPINB) gene cluster at 18q21.3, the cytokine gene cluster at 5q31.1, the filaggrin gene, the C11orf30/LRRC32 locus, and the human leukocyte antigen (HLA) region. Stratifying the results for the causative food demonstrates that association of the HLA locus is peanut allergy-specific whereas the other four loci increase the risk for any food allergy. Variants in the SERPINB gene cluster are associated with SERPINB10 expression in leukocytes. Moreover, SERPINB genes are highly expressed in the esophagus. All identified loci are involved in immunological regulation or epithelial barrier function, emphasizing the role of both mechanisms in food allergy

Evaluation of food allergy candidate loci in the Genetics of Food Allergy Study

A recent genome-wide association study suggested novel candidate loci for food allergy. Apart from the established locus at 11q13, these revealed no association with food allergy in the Genetics Of Food Allergy Study

Filaggrin loss-of-function mutations are associated with persistence of egg and milk allergy

BACKGROUND: A genetic defect in the epidermal barrier protein filaggrin plays a major role in the etiology of eczema and associated allergic airways diseases. However, it is still controversial to what extend loss-of-function (LOF) mutations in the filaggrin gene (FLG) contribute to the development and persistence of food allergies.OBJECTIVE: We tested association of FLG LOF mutations with allergic reactions to diverse foods and investigated their potential effect on the persistence of early food allergies. METHODS: We recruited 890 children with challenge-proven food allergy for the German Genetics of Food Allergy Study (GOFA). Longitudinal data were available for 684 children. All children were clinically characterized, including their allergic responses to specific foods, and genotyped for the four most common LOF mutations in FLG; R501X, 2282del4, R2447X, and S3247X. Associations between FLG mutations and food allergies were analyzed by logistic regression using the German Multicenter Allergy Study cohort as control population. RESULTS: FLG mutations were associated with allergies to diverse foods including hen's egg (HE), cow's milk (CM), peanut, hazelnut, fish, soy, cashew, walnut, and sesame with similar risk estimates. Effects remained significant after adjusting for the eczema status. Interestingly, FLG mutations increased the risk of a persistent course of HE and CM allergy. CONCLUSION: Using the gold standard for food allergy diagnosis, we demonstrate that FLG LOF mutations confer a risk of any food allergy independent of eczema. They predispose to the persistence of HE and CM allergy and should be considered in the assessment of tolerance development