Identifizierung neuer potentieller Biomarker für das Kolonkarzinom sowie dessen Vorstufen

Abstract

Zur Detektion von neuen potentiellen Biomarkerkandidaten für das KRK sowie dessen Vorstufen wurde Blutplasma von gesunden Kontrollen und von Patienten mit kolorektalen Adenomen und Karzinomen untersucht. Mit Hilfe immunoaffinitäts-basierter Chromatographiesäulen wurde das Blutplasma mit einer automatisierten Methode von hoch und moderat abundanten Proteinen entfernt und daraufhin massenspektrometrisch analysiert. Hierfür wurde eine labelfreie quantitative und datenunabhängige Methode angewendet. Nach Auswertung der Daten kristallisierten sich mehrere potentielle Biomarkerkandidaten heraus, wobei das Augenmerk auf solchen Proteinen lag, die sowohl bei Adenompatienten als auch bei Karzinompatienten vermehrt im Plasma vorlagen. Nach Western Blot Experimenten und einer weiteren Validierung mittels eines ELISAs an einem größeren Patientenset zeigte sich, dass die beiden Proteine AMBP und CRP als potentielle Biomarker zur Detektion von Adenomen und Karzinomen herangezogen werden konnten. Receiver Operating Charakteristik (ROC)-Analysen ergaben einen AUC-Wert von 0,79 für AMBP und 0,77 für CRP für das Erkennen von Adenomen und Karzinomen. Dies resultierte in einer Sensitivität von 72,5% für AMBP bzw. 60% für CRP bei einer Spezifität von 80%. Durch die Kombination beider Markerproteine erhielt man sogar eine noch höhere Sensitivität von 80% bei 80% Spezifität für das Aufdecken kolorektaler Neoplasien. Ebenso zeigte sich in der histochemischen Analyse, dass AMBP direkt von intestinalen Epithelzellen exprimiert wird.

Currently available biomarkers for the detection of advanced colorectal cancer (CRC) are of limited value for the detection of premalignant lesions in the colon prior to screening endoscopy. To identify novel plasma markers for colorectal adenomas, we purified low-abundance proteins from 30 plasma samples of healthy controls and patients with colonic adenomas/CRC. For the unbiased identification of potential biomarker candidates, we then applied a data-independent-acquisition based label-free quantitative proteomic approach. We could identify several upregulated proteins in fractionated plasma samples of adenoma and cancer patients. Western blot and ELISA analysis confirmed that the proteins AMBP and CRP were significantly increased in the plasma of adenoma and cancer patients compared to healthy controls. The area under a receiver operating characteristic curve (AUC) was 0.79 for AMBP and 0.77 for CRP alone when colonic neoplasias were compared to controls. This resulted in a sensitivity of 72.5% for AMBP and 60% for CRP at a specificity of 80%. For both proteins together an AUC value of 0.85 could be achieved, which lead to a sensitivity of 80% and specificity of 80% for detection of colorectal neoplasias. Immunohistochemistry showed that AMBP is expressed by EpCAM+ intestinal epithelial cells in colorectal neoplasias.