Neuer Biomarker zur Vorhersage von Nebenwirkungen der Tuberkulosetherapie identifiziert
Borsteler Forschende entdecken einen Biomarker, mit dem man das Auftreten von Nervenerkrankungen während der Behandlung einer multiresistenten Tuberkulose bereits vor Therapiebeginn abschätzen kann. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Pathogens & Immunity veröffentlicht.
Jedes Jahr erkranken weltweit schätzungsweise 410.000 Menschen an einer multiresistenten Form der Tuberkulose. In der Behandlung kommt es bei rund einem Viertel der Patientinnen und Patienten zu Linezolid-assoziierten unerwünschten Arzneimittelwirkungen (UAW), darunter auch zu Nervenerkrankungen, wie der periphere Neuropathien und der Optikusneuropathien. Diese können die Lebensqualität der Betroffenen erheblich beeinträchtigen, die Therapieadhärenz schwächen und damit den Behandlungserfolg gefährden. Bislang sind die zugrundeliegenden Mechanismen von Linezolid-assoziierten UAW nicht vollumfänglich bekannt. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob das Risiko von Linezolid-assoziierten Neuropathien bereits vor Therapiebeginn mittels sogenannter Transkriptomanalysen ersichtlich ist und vorhergesagt werden kann. Mit dem Begriff Transkriptom bezeichnet man die Summe der sogenannte Ribonukleinsäuren (RNAs). Dieses sind quasi Photokopien von Genen aus der Erbsubstanz, die sich beim Menschen im Zellkern befindet. Die RNAs geben als mobile Einheiten die Information der Gene an andere Stellen der Zellen weiter. Ihre Information wird in sogenannte Aminosäuren innerhalb der Zellen umgeschrieben. Aus Aminosäuren entstehen Eiweiße und diese wiederum bilden Struktur und Steuerelement im Stoffwechsel. Werden Gene angeschaltet oder abgeschaltet entstehen mehr oder weniger RNA Kopien. Mit molekularen Verfahren kann man von ca. 50.000 Genen deren Kopien im Blut eines Menschen gleichzeitig messen und damit feststellen, ob Stoffwechselwege an oder abgeschaltet werden.
Dr. Maja Reimann vom Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) ist Expertin auf dem Gebiet, diese Informationen der Zellen auszulesen, sie zu verarbeiten und mit mathematischen Verfahren und Modellen auf wenige Informationseinheiten zu reduzieren. So entwickelt sie Biomarker, um klinische Ereignisse vorhersagen. In einem Team von Forschenden, Ärztinnen und Ärzten hat sie gemeinsam mit Nika Zielinski, Doktorandin in der Gruppe klinische Infektiologie am Forschungszentrum Borstel, einen Biomarker entdeckt, der das zukünftige Auftreten von einer schweren Nebenwirkung der Tuberkulosetherapie vorhersagen kann.
Hierzu wurden Daten von Tuberkulosepatient:innen ausgewertet, die im Rahmen von Studien des Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) von dem Borsteler Team seit 2015 erhoben wurden. Neben der systembiologischen Bestimmung von Genen und Stoffwechselwegen, die bereits vor dem Therapiestart bei Patientinnen und Patienten mit und ohne Linezolid-assoziierten Neuropathien signifikant hoch- oder runterreguliert waren, wurde ein „machine learning“ Algorithmus entwickelt.
Dabei wurde das Molekül Suprabasin (SBSN) als Biomarker für die Vorhersage der Nervenerkrankungen identifiziert. Das Team untersuchte anschließend den Biomarker in einer unabhängigen Gruppe von TB-Erkrankten. Auch in dieser Kohorte konnte das Auftreten der Nebenwirkungen durch Suprabasin vorhergesagt werden. „Die Genauigkeit für die Vorhersage von Neuropathien unter einer Tuberkulosetherapie mit Linezolid mittels des Biomarkers Suprabasin ist nicht überragend, es ist aber der erste Biomarker überhaupt, mit dem man das Risiko abschätzen kann, diese Nebenwirkungen unter einer Therapie zu entwickeln“, sagt Nika Zielinski, die Erstautorin der Studie.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Nika Zielinski
Klinische Infektiologie
Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum
Parkallee 35
23845 Borstel
nzielinski@fz-borstel.de
Dr. Maja Reimann
Klinische Infektiologie
Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum
Parkallee 35
23845 Borstel
mreimann@fz-borstel.de
Originalpublikation:
Zielinski N, Baiceanu D, Dragomir A, Heyckendorf J, Ibraim E, Köhler N, Leschczyk C, Popa C, Rachow A, Sachsenweger J, Carballo PS, Schaub D, Zeeb H, Tulu B, DiNardo AR, Lange C, Reimann M. A Transcriptomic Biomarker Predicting Linezolid-Associated Neuropathy During Treatment of Drug-Resistant Tuberculosis. Pathog Immun. 2024 Jun 25;9(2):25-42. doi: 10.20411/pai.v9i2.705. PMID: 38939039; PMCID: PMC11210591.
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