Inhaltszusammenfassung:
Die Spinocerebelläre Ataxie Typ 3 (SCA3) ist eine autosomal-dominat vererbte, unheilbare, seltene neurodegenerative Krankheit. Als Auslöser der Erkrankung wurde eine instabile CAG-Repeat-Wiederholung auf dem ATXN3 Gen identifiziert, welches zur Bildung eines Polyglutamin-expandierten Ataxin-3 Proteins führt. Derzeit gibt es für die SCA3 erste Gentherapie-Versuche zur Proteinreduktion, die in klinischen Versuchen erprobt werden. Als seltene Erkrankung ist die Planung von Therapiestudien eine besondere Herausforderung. Aktuell ist der klinisch erhobene SARA Score das Mittel der Wahl zur Einschätzung der Wirksamkeit einer Therapie in Studien. Zum genaueren Monitoring dieser Studien und um schneller und mit weniger Probanden die benötigte Effektstärke zu erreichen, sind Biomarker nötig, die einfach zu gewinnen sind und zuverlässig mit dem klinischen Progress der Patienten korrelieren. Als vielversprechender Kandidat für einen molekularen Biomarker hat sich in der Literatur das PolyQ-expandierte Ataxin-3 hervorgetan. In dieser Promotion wurde sowohl das full-length Ataxin-3 als auch das PolyQ-expandierte Ataxin-3 im longitudinalen Studiendesign an Probanden der ESMI Kohorte untersucht. Ziel dieser Arbeit war an einer großen Kohorte die Rolle von Ataxin-3 als Biomarker der Erkrankung, sowie dessen longitudinalen Verlauf zu untersuchen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Biomaterial von Probanden im longitudinalen Studiendesign über mehrere Jahre (bis zu 4 Jahre im Verlauf) analysiert und ausgewertet. Ein weiteres Zeil dieser Arbeit war es unterschiedliche Methoden der Quantifizierung der Proteinmenge des Ataxin-3 zu vergleichen. Dabei erfolgte der Vergleich der drei Methoden: (A) TR-FRET (selbst durchgeführt), sowie der Vergleich zu ultra-sensitiven Messmethoden: (B) SIMOA-Plattform (Messung durchgeführt NMI Reutlingen) und (C) Singulex-Plattform (Messung durchgeführt Evotec SE). Die Messung des full-length Ataxin-3 mit dem TR-FRET Assay unter Verwendung der Antikörperkombination (1H9-N-term) ergab erwartungsgemäß keine gute Differenzierung zwischen den gesunden Kontrollen und den Mutationsträgern. Für die Analyse der Baseline Untersuchung standen im TR FRET 243 Probanden zur Verfügung, im Simoa Assay 58 Probanden und im Singulex Assay 147 Probanden. Die gemessene Konzentration an Ataxin-3 wurde mit klinischen Daten (SARA Score, INAS Score, AAO) der ESMI Probanden korreliert. Sowohl im Ergebnis der Simoa Assay Messung als auch der Singulex Assay Messung mit der 1H9-MW1 Antikörperkombination ergab sich eine spezifische Messung des expandierten Ataxin-3 in prä-ataktischen und ataktischen Mutationsträgern. Die für das expandierte Ataxin-3 in anderen Kohorten in der Literatur gezeigte signifikante Differenzierung zwischen prä-ataktischen und ataktischen Probanden konnte in dieser Arbeit nicht reproduziert werden. Das expandierte Ataxin-3 zeigte sich vielversprechend als Trait Biomarker, da es Mutationsträger zuverlässig von Kontrollpersonen unterscheiden kann. Als State-Biomarker, der mit dem Krankheitsverlauf korrelieren sollte, zeigt sich jedoch ein uneinheitliches Bild, da die statistisch signifikante Korrelation zwischen expandiertem Ataxin-3 Level und klinische Parametern wie SARA Score und INAS Count, wie sie in der Literatur gezeigte wurde, in dieser Arbeit nicht reproduziert werden konnte. Im longitudinalen Studiendesign ergaben sich keine eindeutigen Tendenzen für das Verhalten der Veränderungen des SARA Scores zur Veränderung des PolyQ-expandierten Ataxin-3 im Zeitraum der beobachteten 2 Jahre. Im Rahmen dieser Promotion wurden 3 ATXN3-spezifische SNP an Probanden der ESMI Kohorte analysiert. Die Ergebnisse der ESMI Kohorte bestätigen die Literatur, in der Mutationsträger mehrheitlich den sogenannte A-C-A Haplotyp, auch bekannt als Joseph-Haplotyp tragen. Bereits in der vorhandenen Literatur zeigte sich die Dominanz dieser Varianten in den expandierten Allelen der Mutationsträger, was somit spannende Ansätze für eine noch zielgenauere Gentherapie bieten kann. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich in dieser Arbeit das expandierte Ataxin-3 in einer großen Kohorte als guter Trait Biomarker erwies und dass sowohl der Simoa Assay als auch der Singulex Assay sehr zuverlässig anhand des expandierten Ataxin-3 Kontrollen und Mutationsträger differenzieren können. Über den Beobachtungszeitraum zeigte sich die Konzentration des expandierten Ataxin-3 im Großteil der Kohorte stabil. Das macht das expandierte Ataxin-3 zu einem interessanten Parameter für die Überwachung einer Proteinreduktions-Therapie, aber möglicherweise nicht als Krankheitsverlaufsmarker.
