Pipette – Swiss Laboratory Medicine, Nr. 5-2018, Omics – wo stehen wir? | Les «omiques» by SULM – Swiss Union of Laboratory Medicine

Offizielles Organ der SULM Schweizerische Union für Labormedizin | Organe officiel de l’USML Union Suisse de Médecine de Laboratoire | www.sulm.ch | Nr. 5, Oktober 2018

S W I S S

L A B O R A T O R Y

M E D I C I N E

ION

EDU

Omics – wo stehen wir? | Les «omiques», où en sommes-nous? La génomique bactérienne Transcriptomics: Wie wir RNA zur Diagnostik, Prognose, Therapie und Zukunftsforschung nutzen Protéomique en microbiologie Das Glykom – neue Möglichkeiten für medizinische Applikationen News Revolution drives evolution, 15.–17.11., Bern

Alzheimer-Diagnostik

Neue Liquor-Biomarker zur Unterstützung von neuropsychologischen Abklärungen

Vorhersage der Progression mit den neuen Liquor-Biomarkern Elecsys® Total Tau oder Elecsys® Phospho-Tau, die alleine oder in Kombination mit Elecsys® -Amyloid (1-42) als Quotient bei erwachsenen Patienten mit leichter kognitiver Störung («mild cognitive impairment», MCI) verwendet werden. Übereinstimmung mit Amyloid Positronen-Emissions-Tomographie (PET-Scan) und den Elecsys® Biomarker-Quotienten, die bei erwachsenen Patienten mit kognitiver Störung eingesetzt werden können, um zwischen Alzheimer-Krankheit und anderen Ursachen kognitiver Störungen zu unterscheiden.

Erfahren Sie mehr roche-diagnostics.ch/alzheimer

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Omics – wo stehen wir? In der Wissenschaft haben wir in den letzten Jahrzenten eine Serie von OmicsHypes erlebt. Angefangen von der Genomik über die Proteomik zur Metabolomik verliefen sie alle scheinbar nach dem Amara-Gesetz («We tend to overestimate the effect of a technology in the short run and underestimate the effect in the long run»; Roy Amara,1925–2007) ab: eine technologische Erfindung führt zunächst zu überhöhten Erwartungen, gefolgt von einem Tal der Enttäuschungen. In der nächsten Phase, dem «Slope of Enlightenment», entwickeln wenige Pioniere ein besseres Verständnis und in der Folge Konzepte, wie die Technologie in einem Feld, z.B. der Labormedizin, eingesetzt werden kann. Schliesslich findet die neue Innovation eine breite Anwendung. Beispielhaft für einen solchen Verlauf ist das Next-Generation-Sequencing im Kontext der Präzisionsmedizin in der Onkologie. In dieser Ausgabe der «pipette» gehen wir auf bestehende und potenzielle Anwendungsgebiete mehr oder weniger etablierter Omics-Technologien in der Labormedizin ein. Die Auswahl der Artikel deckt nur einen Teil von Technologien und möglichen Anwendungen ab. Sie geben aber einen guten Eindruck darüber, wo wir stehen und zeigen uns auf, dass die Vorhersage «wo wir hingehen», äusserst schwierig ist. Die Kombination von Omics-Technologien mit weiteren Technologietrends wie der Vernetzung von Big Data, der künstlichen Intelligenz und der Miniaturisierung erschweren eine Vorhersage, über die Geschwindigkeit und Richtung dieser Entwicklungen in der Labormedizin. Das heisst nicht, dass wir uns über mögliche Zukunftsszenarien keine Gedanken m achen sollten. Wahrscheinlich geben uns diejenigen

EDITORIAL

NR. 5 | OKTOBER 2018

Technologien, die sich auf dem «Pfad der Erleuchtung» befinden, die besten Hinweise. Denn hier entsteht das Verständnis für die Vorteile, die praktische Umsetzung, aber auch für die Grenzen der neuen Technologie. Ich überlasse es Ihnen, zu entscheiden, welches die möglichen Kandidaten sind, und wünsche Ihnen viel Freude bei der Lektüre! Carlo R. Largiadèr, PhD, Universitäts institut für Klinische Chemie UKC, Inselspital Bern

Les «omiques», où en sommes-nous? En science, nous avons vécu au cours des dernières décennies une série de nouveaux termes en «omique». De la génomique à la métabolomique en passant par la protéomique, elles se présentent apparemment selon la loi d’Amara «We tend to overestimate the effect of a technology in the short run and underestimate the effect in the long run» (Roy Amara,1925–2007): une découverte technologique provoque d’abord des attentes exagérées suivies d’une période de déceptions. Au cours de la phase suivante, la «slope o f enlightenment», quelques pionniers développent une meilleure compréhension, puis des concepts concernant la façon dont la technologie peut s’utiliser dans un certain champ, par ex. la médecine de laboratoire. En fin de compte, cette innovation trouve une large application. A titre d’exemple pour ce genre d’évolution, citons le séquençage de prochaine génération dans le contexte de la médecine de précision en oncologie.

Dans ce numéro de «pipette», nous traitons des domaines d’application, existants ou potentiels, des technologies en «omique» plus ou moins établies d ans la médecine de laboratoire. L’éventail des articles couvre seulement une partie des technologies et des applications possibles dans la médecine de laboratoire. Certaines d’entre elles se trouvent au sommet du cycle de médiatisation, d’autres au creux de la vague. D’autres encore sont sur la voie de nouvelles applications ou se sont développées dans une direction totalement inattendue. En résumé, ces différents aperçus nous donnent une assez bonne idée de là où nous en sommes. Mais ils nous montrent aussi combien il est extrêmement difficile de prédire «où nous allons». A l’évolution technique très rapide viennent s’ajouter d’autres facteurs importants. Ils rendent improbable une évolution linéaire des applications «omiques». L’association des technologies «omiques» à d’autres tendances technologiques comme la mise en réseau du big data, l’intelligence artificielle et la miniaturisation rend difficile toute prévision sur la rapidité et la direction de ces évolutions dans la médecine de laboratoire. Cela ne signifie pas que nous ne devons pas réfléchir aux différents scénarios futurs possibles. Les technologies qui sont sur la «voie de l’illumination» nous fournissent sans doute les meilleures indications. Car c’est là que nous trouvons la compréhension des avantages, de la mise en œuvre pratique, mais aussi des limites de cette nouvelle technologie. Je vous laisse le soin de décider quels sont les candidats possibles et je vous souhaite beaucoup de plaisir à cette lecture. Carlo R. Largiadèr, PhD, Institut universitaire de chimie clinique, Hôpital de l'Île Berne

SULM – Schweizerische Union für Labormedizin | USML – Union Suisse de Médecine de Laboratoire Angeschlossene Fachgesellschaften BAG CSCQ FAMH FMH H+ KHM labmed MQ pharmaSuisse SGED

Bundesamt für Gesundheit – Abteilung KU Schweizerisches Zentrum für Qualitätskontrolle Die medizinischen Laboratorien der Schweiz Verbindung der Schweizer Ärztinnen und Ärzte Die Spitäler der Schweiz Kollegium für Hausarztmedizin Schweizerischer Berufsverband der Biomedizinischen Analytikerinnen und Analytiker Verein für medizinische Qualitätskontrolle Schweizerischer Apothekerverband Schweizerische Gesellschaft für Endokrinologie und Diabetologie

SGKC/SSCC SGM SGMG SGRM SSAI/SGAI SGH/SSH SVA SVDI

Schweizerische Gesellschaft für Klinische Chemie Schweizerische Gesellschaft für Mikrobiologie Schweizerische Gesellschaft für Medizinische Genetik Schweizerische Gesellschaft für Rechtsmedizin Schweizerische Gesellschaft für Allergologie und Immunologie Schweizerische Gesellschaft für Hämatologie Schweizerischer Verband Medizinischer PraxisAssistentinnen Schweizerischer Verband der Diagnosticaund Diagnostica-Geräte-Industrie

Prof. Carlo Largiadèr, Universitätsinstitut für Klinische Chemie, Inselspital Bern

Clinical Genomics: Complete NGS Workflow for Liquid Biopsy

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Sample Stabilization

Cell-Free DNA BCT®

Enhanced stability & recovery of cell-free DNA and nucleated blood cells, preventing gDNA release.

Reference Material

Seraseq™ ctDNA Complete™

Set of 25 mutations with allele frequencies from 5% to 0.1% including fusions, CNVs and splicing variants.

Nucleic Acid Extraction

NextPrep-Mag™ cfDNA Isolation Kit

Optimized cfDNA isolation using rapid (30 min), automation friendly magnetic-bead based protocol.

Library Prep

TrueQuant Circulating Free DNA-Seq

Low sample input (1 ng) protocol with multiplexing capability & reduced PCR bias using barcodes (UMIs).

Sequencing / Bioinformatics

cfDNA Sequencing Service & Analysis

Bioinformatic analyses of cfDNA samples + Access to database for clinical information from fusions & CNVs.

RUWAG Handels AG

Bielstrasse 52

CH-2544 Bettlach

Tel +41 32 644 27 27

Fax +41 32 644 27 37

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NR. 5 | OKTOBER 2018

IMPRESSUM pipette, offizielles Publikationsorgan der SULM / Organe officiel de l’USML 14. Jahrgang, Nr. 5/2018, erscheint 2018 6-mal, ISSN 1661-09 Herausgeber | Editeur SULM – Schweizerische Union für Labormedizin c/o Prof. A. R. Huber Institut für Labormedizin Kantonsspital Aarau AG CH-5001 Aarau Tel. 062 838 53 02 andreas.huber@ksa.ch www.sulm.ch

Richtlinien für Autoren | Instructions pour les auteurs www.sulm.ch/pipette

Redaktionskomitee | Comité de rédaction Prof. Dr. Andreas R. Huber Dr. Roman Fried Dr. Jeroen S. Goede Prof. Dr. Gilbert Greub Dr. Stephan Regenass Prof. Dr. Lorenz Risch Marianne Schenk Dr. Véronique Viette

Herstellung | Production Stämpfli AG Wölflistrasse 1 Postfach 3001 Bern Telefon: 031 300 66 66

Redaktion | Rédaction Esther Meyle (em) pipette@sulm.ch

Verlag | Editeur Stämpfli AG Wölflistrasse 1 Postfach 3001 Bern Telefon: 031 300 66 66

Inserate | Annonces Stämpfli AG Vanessa Jost, Anzeigenleiterin Wölflistrasse 1, Postfach 3001 Bern Telefon: 031 300 63 87 E-Mail vanessa.jost@staempfli.com

Redaktionsadresse | Adresse de la rédaction wortbild gmbh Gestaltung & Kommunikation Niklaus von Flüe-Strasse 41 4059 Basel Telefon: 061 331 31 44 pipette@sulm.ch

Abonnemente | Abonnements www.sulm.ch/pipette/abonnement info@sulm.ch Einzelpreis CHF 20.– Jahresabo CHF 80.–

Cover © Frieda Bünzli

Nächste Ausgabe | Prochain numéro Das Mikrobiom | Le Microbiome, 5. Dezember 2018

Inhalt · Sommaire 3 EDITORIAL

Omics – wo stehen wir? | Les «omiques», où en sommes-nous?

6 E D U C AT I O N

Génomique bactérienne | Bakterielle Genomik

8 E D U C AT I O N

Transcriptomics: Wie wir Ribonukleinsäure (RNA) zur Diagnostik, Prognose, Therapie und Zukunftsforschung nutzen | Transcriptomique : comment nous utilisons l’acide ribonucléique (ARN) pour le diagnostic, le pronostic, la thérapie et la recherche prospective 1 1 E D U C AT I O N

Protéomique en microbiologie | Proteomik in der Mikrobiologie

1 3 E D U C AT I O N

Métabolomique: où en est-on? | Metabolomik: Wo stehen wir? 1 5 E D U C AT I O N

Das Glykom – neue Möglichkeiten für medizinische Applikationen | Le glycome – de nouvelles possibilités pour les applications médicales 1 7 E D U C AT I O N

Exhalomik – was uns der Atem verrät | Exhalomique – ce que nous dit la respiration 1 9 E D U C AT I O N

Cytomics | Cytométrie 21 MARKETPLACE 22 NEWS

SGKC-Jahrestagung und Berner Tagung der labmed: Revolution drives evolution – from measuring to understanding! 23 NEWS

Bienvenue au congrès annuel de la SSCC à Berne sous le thème: Revolution drives evolution – from measuring to understanding!

Auflage | Tirage 8000 Exemplare

ECDO UN CTAETN IO TN S

Continuous Medical Education CME Ziel der vier bis sieben thematisch aufeinander abgestimmten Weiterbildungsartikel je «pipette» ist die Förderung und Weiterentwicklung der Labormedizin C auf der Grundlage aktueller wissenschaftlicher ErLE C S kenntnisse. Die Redaktion arbeitet unabhängig, das Heft EDU finanziert sich durch Inserate und nicht gebundene Fördergelder, es werden keine finanziellen Interessen verfolgt. Folgende Firma leistet in dieser Ausgabe einen nicht zweckgebundenen Beitrag: Roche Diagnostics Schweiz AG. Firmen, die die Weiterbildung in der «pipette» unterstützen möchten, melden sich unter: pipette@sulm.ch. Continuous Medical Education CME L’objectif des quatre à sept articles de formation continue organisés par thème pour chaque «pipette» consiste à promouvoir et former la médecine de laboratoire sur la base des connaissances scientifiques actuelles. La rédaction travaille de façon indépendante, la publication est financée par les annonces et les subventions indépendantes, sans aucun intérêt financier. L’entreprise suivante apporte à cette édition une contribution bénévole: Roche Diagnostics Schweiz AG. Les entreprises qui souhaitent soutenir la formation continue de «pipette» sont priées de contacter: pipette@sulm.ch.

A G E N D A

www.sulm.ch/aktuell/agenda – Termine zu Kongressen, Tagungen und Versammlungen – Dates des congrès, conférences et réunions P I P E T T E O N L I N E

www.sulm.ch/pipette – Lesen Sie die «pipette» online als E-Paper, im Browser oder auf dem Tablet. Alle Artikel können im «pipette»-Archiv als PDF heruntergeladen werden. – Lire la «pipette» en ligne comme e-paper, dans le navigateur ou sur la tablette. Tous les articles de la «pipette» peuvent être téléchargés en format PDF.

E D U C AT I O N

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NR. 5 | OKTOBER 2018

Gilbert Greub 1 , Claire Bertelli 2

Génomique bactérienne L’analyse des génomes bactériens a été une révolution pour le typage des souches et s’avère prometteuse pour l’analyse du virulome de certaines espèces telles que le S. aureus, ainsi que l’analyse du résistome de bacilles Gram négatifs multirésistants et de l’agent de la tuberculose. Le laboratoire de génomique et de métagénomique bactérienne de l’Institut de microbiologie de l’Université de Lausanne au CHUV a récemment été accrédité et fournit des prestations diagnostiques. Parmi la multitude d’applications possibles de la génomique microbienne (Bertelli et Greub, 2013; Diene et al., 2014; Loman et al., 2012), plusieurs indications se dessinent comme des analyses courantes.

Indications principales Les indications actuelles de la génomique bactérienne en médecine incluent principalement: • le typage des bactéries, visant à définir la relation entre plusieurs isolats, permet d’exclure ou de confirmer des transmissions d’un microbe donné entre patients ou d’identifier la source d’une contamination parmi d’autres sources possibles si celle-ci a pu être échantillonnée (Bertelli et al., 2014; Tagini et al., 2017). • l’analyse du virulome, c’est-à-dire l’identification de différents facteurs de virulence connus pour contribuer au caractère pathogène d’une bactérie, par exemple en facilitant la colonisation de l’hôte grâce aux adhésines, ou en attaquant l’hôte par le biais de toxines (Jaton et al., 2016; Tagini et al., 2018). • l’analyse du résistome, c’est-à-dire la détermination de la présence de différents gènes codant pour des enzymes ou des transporteurs impliqués dans la résistance à certains antibiotiques (dérivés de la pénicilline, macrolides …), ou la détection de mutations associées à une résistance à certains antibiotiques (quinolones, rifampicine …) [Jeukens et al., 2017; Pillonel et al., 2018]. Quelle que soit la situation et l’indication, grâce à l’implémentation de pipelines informatiques structurés et validés en termes de fiabilité et de repro-

ductibilité, il est possible de rendre un résultat dans les 48 à 72 heures après réception d’une souche bactérienne (pendant les jours ouvrables).

Taxogénomique En dehors de ces applications relativement fréquentes de la génomique, il est également possible d’utiliser ces séquences, partielles ou complètes, d’un génome pour préciser l’affiliation taxonomique des bactéries. Cette approche nommée «taxogénomique» permet de préciser la relation de parenté avec d’autres bactéries déjà séquencées, et de raffiner l’appartenance à un rang taxonomique donné, du plus large au plus précis comme l’espèce et la sous-espèce. Cette approche permet également d’identifier des relations entre un microbe donné et une pathologie jusqu’alors non suspectées. Ainsi, par exemple, à Lausanne, nous avons pu démontrer que des souches de Mycobacterium kansasii sous-type I étaient globalement plus pathogènes que celles liées aux sous-types II et III (Taillard et al., 2003). L’analyse taxogénomique nous a permis aujourd’hui de préciser l'affiliation taxonomique et de déterminer que ces sous-types correspondaient en réalité à des espèces différentes. De nouveaux noms ont été donnés à ces espèces (Tagini et al., en préparation), permettant aux cliniciens d’interpréter de manière adéquate le nom des microbes identifiés et facilitant la distinction entre ces organismes au pouvoir pathogène différent. De même, une analyse taxogénomique nous a permis de proposer les sous-espèces lausannense et diphtheriae au sein de l’espèce Corynebacterium diphteriae, la sous-espèce lausannense possédant des caractéristiques génomiques distinctes avec de nombreux facteurs de virulence (Tagini et al., 2018).

Coûts et prix de ces analyses 1 Institut de microbiologie, Université de Lausanne, Centre Hospitalier Vaudois (CHUV), Bugnon 48, Lausanne

Si l’utilité de la génomique ne fait progressivement plus de doute et que sa fiabilité et sa reproductibilité sont

ujourd’hui clairement établies, il a reste encore à obtenir une position tarifaire OFAS pour ses prestations utiles en clinique dans certaines situations particulières. De notre point de vue et basé sur une analyse des coûts, le génome bactérien classique avec analyse du virulome, du résistome, et typage s’il y a lieu, devrait être facturé plusieurs centaines de francs. Toutefois, un tarif dégressif devrait être appliqué en fonction du nombre de génomes à séquencer pour répondre à une question clinique, puisqu’il est possible de séquencer et d’analyser plusieurs souches à la fois. La génomique reste une analyse plus coûteuse que d’autres approches moléculaires telles que la PCR, mais elle permet d’évaluer les nombreux éléments cités ci-dessus dans chaque génome. Ainsi ce coût, certes significatif, serait économique par rapport au nombre de PCR spécifiques nécessaires pour déterminer par exemple la présence ou absence des facteurs de virulence principaux de S. aureus (exfoliatine A et B, toxine du syndrome du choc toxique, leucocidine de Panton-Valentine). De plus, dans le futur, le développement d’un système de surveillance de routine (Gardy and Loman, 2017) garantira la disponibilité quasi systématique des génomes de tout S. aureus isolé dans des échantillons cliniques, ce qui permettrait également d’identifier de possibles transmissions insoupçonnées par les approches épidémiologiques classiques.

Conclusion Après des années de recherche et de nombreuses preuves de concept pour des applications très variées, la génomique bactérienne devient un outil des laboratoires diagnostiques universitaires, avec un potentiel évident de bénéfice futur pour nos patients. Correspondance Gilbert.Greub@chuv.ch

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NR. 5 | OKTOBER 2018

Bakterielle Genomik Literature – Bertelli, C., and Greub, G. (2013). Rapid bacterial genome sequencing: Methods and applications in clinical microbiology. Clin. Microbiol. Infect. 19. doi:10.1111/1469-0691.12217. – Bertelli, C., Pillonel, T., Torregrossa, A., Prod’hom, G., Fischer, C. J., Greub, G., et al. (2014). Bifidobacterium longum Bacteremia in Preterm Infants Receiving Probiotics. Clin. Infect. Dis. doi:10.1093/ cid/ciu946. – Diene, S. M., Bertelli, C., Pillonel, T., Schrenzel, J., and Greub, G. (2014). Bacterial genomics and metagenomics: clinical applications and medical relevance. Rev. Med. Suisse 10. – Gardy, J. L., and Loman, N. J. (2017). Towards a genomics-informed, real-time, global pathogen surveillance system. Nat. Rev. Genet., nrg.2017.88. doi:10.1038/nrg.2017.88. – Jaton, L., Pillonel, T., Jaton, K., Dory, E., Prod’hom, G., Blanc, D. S., et al. (2016). Common skin infection due to Panton-Valentine leucocidin-producing Staphylococcus aureus strains in asylum seekers from Eritrea: a genome-based investigation of a suspected outbreak. Clin. Microbiol. Infect. 22, 739.e5-739.e8. doi:10.1016/j.cmi.2016.05.026. – Jeukens, J., Freschi, L., Kukavica-Ibrulj, I., Emond-Rheault, J.-G., Tucker, N. P., and Levesque, R. C. (2017). Genomics of antibiotic-resistance prediction in Pseudomonas aeruginosa. Ann. N. Y. Acad. Sci. doi:10.1111/nyas.13358. – Loman, N. J., Constantinidou, C., Chan, J. Z. M., Halachev, M., Sergeant, M., Penn, C. W., et al. (2012). High-throughput bacterial genome sequencing: an embarrassment of choice, a world of opportunity. Nat. Rev. Microbiol. 10, 599–606. doi:10.1038/nrmicro2850. – Pillonel, T., Nordmann, P., Bertelli, C., Prod’hom, G., Poirel, L., and Greub, G. (2018). Resistome analysis of a carbapenemase (OXA-48)-producing and colistin-resistant Klebsiella pneumoniae strain. Antimicrob. Agents Chemother., AAC.00076-18. doi:10.1128/AAC.00076-18. – Tagini, F., Aubert, B., Troillet, N., Pillonel, T., Praz, G., Crisinel, P. A., et al. (2017). Importance of whole genome sequencing for the assessment of outbreaks in diagnostic laboratories: analysis of a case series of invasive Streptococcus pyogenes infections. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 36, 1173–1180. doi:10.1007/s10096-017-2905-z. – Tagini, F., Pillonel, T., Croxatto, A., Bertelli, C., Koutsokera, A., Lovis, A., et al. (2018). Distinct Genomic Features Characterize Two Clades of Corynebacterium diphtheriae: Proposal of Corynebacterium diphtheriae Subsp. diphtheriae Subsp. nov. and Corynebacterium diphtheriae Subsp. lausannense Subsp. nov. Front. Microbiol. 9, 1743. doi:10.3389/fmicb.2018.01743. – Taillard, C., Greub, G., Weber, R., Pfyffer, G. E., Bodmer, T., Zimmerli, S., et al. (2003). Clinical implications of Mycobacterium kansasii species heterogeneity: Swiss National Survey. J. Clin. Microbiol. 41, 1240–4. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12624057.

Die Analyse bakterieller Genome stellte eine Revolution bei der Stammtypisierung dar und zeigt sich vielversprechend bei der Analyse des Viruloms ge wisser Bakterienspezies, wie beispielsweise S. aureus, sowie bei der Analyse des Resistoms gram-negativer, multiresistenter Bazillen und des Tuberkuloseerregers. Die aktuellen Indikationen der bakteriellen Genomik in der Medizin umfassen im Wesentlichen: die Bakterientypisierung, die Virulomanalyse und die Resistom analyse. Unabhängig von der Situation und der Indikation kann dank der Implementierung strukturierter und hinsichtlich Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit validierter IT-Pipelines innerhalb von 48 bis 72 Stunden nach Erhalt eines Bakterienstamms (an Wochentagen) ein Ergebnis vorgelegt werden. Nach jahrelangen Forschungen und zahlreichen Machbarkeitsbeweisen für sehr vielfältige Anwendungen wird die bakterielle Genomik mit einem eindeutigen, künftigen Nutzenpotenzial für unsere Patienten zu einem Instrument in den diagnostischen universitären Labors.

IFAS 2018 - Sysmex feiert 50-jähriges Jubiläum

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NR. 5 | OKTOBER 2018

Adrienne Vancura 1 , Rory Johnson 2

Transcriptomics: Wie wir Ribonukleinsäure (RNA) zur Diagnostik, Prognose, Therapie und Zukunftsforschung nutzen Die Untersuchung der RNA-Expression – auch Transcriptomics genannt – bezeichnet ein sich rasch entwickelndes Feld der Genforschung. Durch Transcriptomics wurden neue Erkenntnisse und medizinische Durchbrüche im Bereich von Diagnostik/Prognostik geliefert sowie vielversprechende, neue Forschungsergebnisse generiert. RNA spiegelt den aktuellen Zustand der sich ständig verändernden Umgebung in der Zelle wider. Die RNA hat verschiedene Rollen und kann verwendet werden, um dynamische und regulatorische Informationen über den Krankheitszustand innerhalb spezifischer Gewebe effizient aufzuspüren. RNA und die Entstehung des Lebens

2 % des Transkriptoms. Die zweite ist die nicht proteinkodierende RNA (ncRNA), Laut der RNA-Welt-Hypothese geht die die direkt in molekularen Netzwerken RNA, aufgrund ihrer Fähigkeit geneti- innerhalb der Zelle fungiert. Die ncRNA sche Informationen zu speichern und machen die restlichen 98 % des Tranbiochemische Reaktionen zu katalysie- skriptoms aus. Es gibt zahlreiche Klasren, sowohl der DNA als auch den Pro- sen von ncRNA, die bereits mit verschieteinen in der Evolutionsgeschichte des denen Funktionen und Eigenschaften, Lebens auf der Erde voraus [1]. Ein wie unterschiedlichen Längen, identifiessenzielles Beispiel ist die ribosomale ziert wurden. Es gibt kurze ncRNA, die RNA die den katalytischen Kern des an der Hemmung anderer RNA-MoleRibosoms, das Proteine synthetisiert, küle beteiligt sind. Diese werden als mibildet. Womit klar wird, dass die RNA croRNA bezeichnet. absolut lebenswichtig ist. Eine weitere grosse Population von eher unbekannten RNA sind die lanDie reiche Vielfalt der RNA-Typen gen nicht kodierenden RNA (lncRNA). Die DNA ist ein statisches Molekül. Diese können molekulare Komplexe in Diese Unveränderlichkeit ist wichtig, der Zelle bilden, die für die korrekte da sie den Speicher der genetischen Information darstellt. Im Gegensatz zur DNA ist RNA dynamisch und spiegelt eine Momentaufnahme des genetischen Zustands einer Zelle wider (Fig. 1). Die Gesamtheit der RNA-Moleküle in einer Zelle oder einem Organ wird als Transkriptom bezeichnet. Das Forschungsgebiet, das sich mit der Untersuchung des Transkriptoms und dessen dynamischen Zuständen befasst, wird als Transcriptomics bezeichnet. RNA kann in zwei Haupttypen unterteilt werden. Die erste ist die Messenger-RNA (mRNA), die die genetische Information, die in der DNA gespeichert ist, für die Synthese von Proteinen überträgt. Die mRNA umfasst ungefähr dynamisch einzelsträngig weniger stabil

1 Adrienne Vancura, PhD student, Department for BioMedical Research, University of Bern, Bern, Switzerland, and Department of Neurosurgery, VU University Medical Center, Cancer Center Amsterdam, Amsterdam, The Netherlands 2 Prof. Dr. Rory Johnson, Department for BioMedical Research, University of Bern, Bern, Switzerland

Zellfunktion essenziell sind (Figur 2). Nach Jahrzehnten der Erforschung werden neue Entdeckungen bei der zellulären und molekularen Rolle der RNA gemacht. Das oben genannte Wissen ist nur ein Bruchteil dessen, was es in diesem Gebiet noch zu entdecken gibt.

RNA-Funktion bei Krankheiten Krankheiten werden durch äussere Faktoren wie Krankheitserreger oder durch innere Funktionsstörungen verursacht. Wenn die Zelle auf Krankheiten reagiert, verändert sich die dynamische RNA am schnellsten, und diese RNAVeränderungen können leicht mit nicht invasiven Techniken erfasst werden.

statisch doppelsträngig stabil

Figur 1: Das RNA-Molekül (links) ist im Gegensatz zu einem DNA-Moleküle (rechts) einzelsträngig und besitzt eine Uracil-Stickstoffbase statt einer Thymin-Base. Die DNA ist der stabile Träger der genetischen Information, während die weniger stabile RNA die dynamische Manifestation der Genetik darstellt. (Bild wurde adaptiert von «Strukturformeln der Nukleobasen von Roland1952») https://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Difference_DNA_RNA-DE.svg

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Die Gewebespezifität von ncRNA ist ein vielversprechender Aspekt für die Verwendung in der Diagnostik und bei Therapien. Viele spezifische RNA werden nur in bestimmten Zelltypen produziert. Dies macht die RNA zu attraktiven Angriffspunkten für neue Medikamente. Zusätzlich unterscheidet sich die produzierte RNA in verschiedenen Stadien des Krankheitsprozesses, was eine genaue Analyse des Krankheitsverlaufs ermöglicht [2].

Techniken zur Messung von RNA Ein Hauptvorteil für die Verwendung von RNA ist die Anwendbarkeit von nicht invasiven, kostengünstigen und schnellen Analysetechniken, die in einer klinischen Umgebung eingesetzt werden können. High-throughput-Sequenzierungsme thoden, auch als RNAseq bezeichnet, können verwendet werden, um RNA aus Blut, Körperflüssigkeiten oder Gewebeproben zu detektieren. Die RNA-Stränge werden dabei gelesen, gezählt und analysiert. Eine veränderte Detektion von RNA-Sequenzen zwischen Proben von gesunden und erkrankten Individuen impliziert eine wichtige biomolekulare Aktivität, die weiter untersucht werden kann. Diese messbaren Indikatoren werden als diagnostische Biomarker bezeichnet. Neben der RNAseq gibt es auch schnelle Detektions verfahren mit geringem Durchsatz, wie die PolymeraseKettenreaktion-(PCR)-Amplifikation. Sie sind anwendbar, um diese individuellen krankheitsspezifischen Biomarker nachzuweisen.

RNA als diagnostische Biomarker bei Krebs Das Erkennen und Behandeln von Krebs in immer früheren Stadien verbessert die Heilungschancen des Patienten. Die vielversprechenden Eigenschaften der RNA, wie z. B. die Gewebs- und Krankheitsstadiumspezifität, erlauben es, sie als spezifischen Biomarker für jeden Krebstyp und für die Charakterisierung von Krebssubtypen zu verwenden, womit eine optimale Intervention gestartet werden kann. Ein Beispiel für ein solches klinisch anerkanntes diagnostisches Werkzeug ist die lncRNA PCA3. Diese ist in Urinproben von Prostatakrebspa

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NR. 5 | OKTOBER 2018

Transcriptomique: comment nous utilisons l’acide ribonucléique (ARN) pour le diagnostic, le pronostic, la thérapie et la recherche prospective

tienten hochkonzentriert und weist auf die Notwendigkeit einer Prostatabiopsie hin. Dieser einfache Urintest, Progensa-PCA3-Test genannt, ermöglicht die Früherkennung von Prostatakrebs und eine sofortige Behandlung. PCA3 erhöht die Genauigkeit der Früherkennung und ist schneller als frühere DNA- oder proteinbasierte Diagnostikverfahren [3]. Zurzeit analysieren Forscher die Unterschiede von mRNA in grossen Kohorten von Patientenblutproben mit verschiedenen Krebsarten. Sie wollen damit den genauen Ursprung und den Subtyp von Krebs mit einem einfachen Bluttest ermitteln [4]. Ihr Ziel ist es, Blut in Zukunft regelmässig auf Frühindikatoren von Krebs und anderen Krankheiten testen zu können, um diese früher und somit erfolgreicher zu behandeln.

Contrairement à l’ADN statique, l’acide ribonucléique (ARN) est une manifestation dynamique de la génétique . L’ARN, longtemps considéré comme simple neurotransmetteur, est désormais appréhendé comme une molécule active ne codant pas les protéines et qui participe aux processus biologiques de base. Les molécules d’ARN sont aujourd’hui utilisées pour le diagnostic des maladies, comme indicateurs de pronostic d’une réussite thérapeutique ou pour fixer des objectifs dans les nouvelles thérapies ou les nouvelles recherches.

führen, dass Patienten nicht invasiv und teuer behandelt werden müssen, wenn keine heilende Wirkung besteht. RNAs werden bereits in frühen Entwicklungsphasen für die Prognose bei Pankreas-, Prostata-, Lymphom- und Brustkrebs angewendet [5]. Ein speRNA für die Erfolgsprognose bei zifisches Beispiel gibt es beim DarmKrebsbehandlungen krebs, bei dem ncRNAs erfolgreich poZiel der personalisierten Medizin ist sitive therapeutische Ergebnisse für es, die Wirkung und die Erfolgsrate eine Behandlung unter Verwendung eines spezifischen Arzneimittels bei ei- einer teuren Immunsystem aktivierennem bestimmten Patienten in einem den Therapie vorhersagen [6]. spezifischen Zustand vorherzusagen. Da RNA gewebs- und krankheitsstadi- RNA in der Krebstherapie umspezifische Moleküle sind, eignen RNA sind auch interessante Arzneisie sich sehr gut als prognostische Bio- mittelkandidaten. Dies wurde durch marker. Setzt man sie in der persona- die Entwicklung von inhibitorischen lisierten Medizin ein, wird das dazu Molekülen, die als Antisense-Oligonu-

RNA 2%

98%

kodierende RNA

nicht proteinkodierende RNA

mRNA lange ncRNA

kurze ncRNA

microRNA ribosomale RNA

lncRNA

Figur 2: Es existieren verschiedene RNA-Typen in einer Zelle. Die kodierende RNA, auch mRNA genannt wird für die Proteinbiosynthese verwendet. Die nicht proteinkodierende RNA (ncRNA) ist weiter in Subtypen je nach Grösse unterteilt. Die bekanntesten kurzen ncRNAs sind die microRNAs. Sie können andere RNA-Moleküle hemmen. Die ribosomale RNA und lncRNAs gehören zu den langen ncRNAs, die viele verschiedene komplexe Funktionen haben. In diesem Diagramm werden nur die Subtypen aus dem Text abgebildet. Es ist zu berücksichtigen, dass bereits viele weitere RNA-Subtypen erforscht wurden.

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kleotide (ASO) bezeichnet werden, vorangetrieben. ASO sind kurze RNA, die andere RNA-Moleküle spezifisch inhibieren. Das erste Oligonukleotid wurde kürzlich von der US-amerikanischen Food and Drug Administration zur Verwendung zugelassen. Ein spezifisches Beispiel ist die lncRNA MALAT1, ein prognostischer Marker von einem Metastasen bildenden Lungenkrebs. Forscher haben ASO verwendet, um MALAT1 therapeutisch zu hemmen, und konnten Lungenkrebsmetastasen in Mausmodellen verhindern [7]. Das ist nur eine von vielen prä-klinischen Forschungsarbeiten, die sich mit ncRNA als mögliches Medikamentenziel beschäftigen.

Transcriptomics an der Spitze der biomedizinischen Forschung Transcriptomics bietet ein enormes Potenzial für zukünftige Forschungsarbeiten und biomedizinische Durchbrüche. Aufgrund der g ros sen Datenmengen der modernen Tran s

criptomics spielt die Bioinformatik für den weiteren Fortschritt eine entscheidende Rolle. Transcriptomics- Daten, die mit klinischen Daten in gros sen Datenbeständen verknüpft sind, ermöglichen es Forschern auf der ganzen Welt, neue Hypothesen für biomedizinische Anwendungen zu generieren und zu testen. Wir gehen davon aus, dass in den kommenden Jahren die Analyse der RNA und die RNA als Medikamententarget zu einem fundamentalen Bestandteil der Alltagsmedizin werden.

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Korrespondenz rory.johnson@dbmr.unibe.ch Abkürzungen RNA: Ribonukleinsäure DNA: Desoxyribonukleinsäure mRNA: Messenger-RNA ncRNA: nicht proteinkodierende RNA PCA3: Prostatakrebsantigen 3 MALAT1: Metastasenassoziiertes Lungenadenokarzinomtranskript 1 PCR: Polymerase-Kettenreaktion ASO: Antisense-Oligonukleotide RNAseq: RNA-Sequenzierung

Referenzen 1 Neveu M, Kim HJ, Benner SA (Apr 2013). «The ‹strong› RNA world hypothesis: fifty years old». Astrobiology. 2 Cabili et al. (2011) «Integrative annotation of human large intergenic noncoding RNAs reveals global properties and specific subclasses». Genes and Development 3 Evans JR, Feng FY, and Chinnaiyan AM (2016). «The bright side of dark matter: lncRNAs in cancer». Journal of Clinical Investigation 4 Best et al. (2015). «RNA-Seq of Tumor-Educated Platelets Enables Blood-Based Pan-Cancer, Multiclass, and Molecular Pathway Cancer Diagnostics». Cancer Cell 5 Xi et al. (2017) «RNA Biomarkers: Frontier of Precision Medicine for Cancer». Non-Coding RNA 6 Garajova et al. (2017) «Non-Coding RNAs as Predictive Biomarkers to Current Treatment in Metastatic Colorectal Cancer». International Journal of Molecular Sciences 7 Gutschner et al. (2013) «The noncoding RNA MALAT1 is a critical regulator of the metastasis phenotype of lung cancer cells». Cancer Research

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Proteomik in der Mikrobiologie Gilbert Greub 1 , Carole Kebbi-Beghdadi 2

Protéomique en microbiologie L’analyse à haut débit de la composition protéique de divers échantillons, appelée protéomique, s’est considérablement développée ces dernières années et est très utile dans les laboratoires de microbiologie diagnostique. Ci-dessous, nous discutons les principales applications actuelles de la protéomique en microbiologie médicale. I – Application de la protéomique en bactériologie diagnostique L’utilisation du MALDI–TOF (Matrix– assisted laser desorption-ionisation time-of-flight) a révolutionné l’identification des bactéries, des levures et des champignons filamenteux dans les laboratoires diagnostiques de microbiologie [1]. Aujourd’hui, plus de 95 % des identifications sont faites en quelques minutes lorsqu’une colonie est disponible sur une gélose [2]. De plus, l’identification obtenue est fiable à plus de 99 %. Si initialement, les bases de données n’étaient pas assez complètes et parfois imprécises, aujourd’hui les rares erreurs d’identification sont plutôt liées à des inversions lors du dépôt d’une colonie sur la plaque de MALDI-TOF, un événement rare survenant moins de une fois sur 400 dépôts. L’avènement de l’automatisation (automated colony picking) va permettre prochainement d’éviter cet écueil. Une autre erreur classique d’identification s’observe avec des espèces très proches tel que S. mitis et S. pneumoniae d’une part ainsi que Shigella et Escherichia coli d’autre part [2]. L’identification par MALDI-TOF a permis de réduire les coûts et les délais de rendus des identifications, notamment pour les espèces qui nécessitaient une identification par PCR et séquençage, en raison de leurs faibles nombres de caractéristiques phénotypiques et/ou de leur croissance fastidieuse [3]. Le MALDI-TOF a également été utilisé pour raccourcir le délai entre la positivité d’une bouteille d’hémoculture et l’identification [4]. Cette approche permet l’identification de près de 80 % des culots bactériens et avec une fiabi-

1 1,2) Institut de microbiologie, Université de Lausanne, Centre Hospitalier Vaudois (CHUV), Bugnon 48, Lausanne

lité supérieure à 99 % [5]. En pratique, cette approche (brevetée et introduite en routine à Lausanne en 2009) nous permet d’ajuster le traitement antibiotique initial dans 35 % des bactériémies à bacilles Gram négatifs [6]. Le MALDI-TOF permet également la détection de la résistance phénotypique, en regardant des pics spécifiques correspondant par exemple à une molécule de meronem après avoir incubé avec cet antibiotique un bacille Gram négatif dont la susceptibilité au meronem n’est pas connue [7]. En présence d’une bactérie productrice de carbapenemase (résistante), le meronem sera clivé et dans cette situation, le pic du meronem disparaîtra ou sera à une position différente qu’initialement. Comme démontré par Vogne et collaborateurs, la fiabilité de la détection phénotypique de la résistance aux antibiotiques par des approches de protéomique telles que le MALDI-TOF ou la mesure de la concentration résiduelle en meronem par spectrométrie de masse (MS–MS) après incubation d’une bactérie de susceptibilité inconnue avec 10 microgrammes de meronem est nettement plus fiable pour la détection des carbapénèmases que leur détection par une analyse génotypique [7]. En effet, les PCR multiplex et les microarrays détectant la présence d’une séquence d’ADN codant pour des carbapénèmases n’a pas une fiabilité suffisante, puisqu’il y a une grande diversité de carbapénèmases et que ces tests génotypiques n’incluent pas l’ensemble des sequences de carbapénèmases connues à ce jour [7]. Le MALDI-TOF est également considéré par certains comme un outil qui pourrait être utilisé pour le typage microbien [8, 9]. Cependant le MALDITOF, tel qu’utilisé en microbiologie clinique, se base principalement sur la présence de pics liés aux protéines ribo-

Die Proteomik hat mit der Verringerung des zur Identifizierung von Bakterien erforderlichen Zeitbedarfs die mikrobiologische Diagnostik revolutioniert. Die anderen Anwendungen in den diagnostischen Labors konzentrieren sich hauptsächlich auf die phänotypische Resistenzerkennung und auf die Identifizierung antigenischer Proteine, die die Entwicklung leistungsfähigerer serologischer Tests ermöglichen. In der Mikrobiologie findet die Proteomik selbstverständlich auch in der Forschung verbreitet Anwendung; hier brachte sie zahl reiche neue, grundlegende Erkenntnisse über die Biologie der Bakterien und ergänzte damit die durch Genomik und Transkriptomik gewonnenen Informationen. Die Anwendungsmöglichkeiten in der Forschung sind so zahlreich, dass sie hier nicht alle aufgezählt werden können. Beispielhaft sei an dieser Stelle lediglich die Identifizierung von Adhäsinen und Virulenzfaktoren (insbesondere die Effektoren des Typ-III-Sekretsystems) genannt, die von gewissen Bakterien zur Manipulation der Wirtszelle sezerniert werden.

somales [2], qui sont des protéines très conservées ne permettant pas une discrimination suffisante pour permettre le typage et dans ces situations, une approche de multi-locus sequence typing (MLST) ou de séquençage d’un génome bactérien complet avec analyse des SNP s’avère plus performant [10]. De même, même si certains auteurs considèrent que le MALDI-TOF pourrait permettre la détection de facteurs de virulence [11], d’autres approches modernes (dont la génomique et/ou l’analyse du protéome par MS/MS) devraient lui être préférées pour analyser de manière fiable le virulome d’une bactérie.

II – Application de la protéomique en sérologie microbienne La protéomique a également son utilité pour les laboratoires qui souhaitent mettre au point de nouveaux tests sérologiques. Il est en effet possible d’identifier par spectrométrie de masse les protéines antigéniques et non cross-réactives avec d’autres espèces proches [12, 13]. En pratique, le choix des protéines antigéniques qui pourront être utilisées dans le développement de tests ELISA peut être effectué en testant par western blot et/ou par gel deux dimensions des séras de patients souffrant de l’agent en question et des séra de patients souffrant d’une infection par une autre espèce proche et possiblement cross-réactive. Ensuite, tous les antigènes paraissant spécifiques d’un pathogène donné pourront

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être identifiés par MS-MS, puis clonés et exprimés chez Escherichia coli pour produire suffisamment de protéines utilisées alors comme antigènes dans un test de type ELISA. Cette démarche a été appliquée à Lausanne pour deux pathogènes émergeants: Parachlamydia et Waddlia [12, 13]. Il est également possible d’utiliser comme antigène l’ensemble des protéines présentes à la surface d’une bactérie, en faisant une extraction des protéines exprimées à la surface et en testant globalement leur antigénicité à l’aide d’un ELISA [14]. Ensuite, si cet ELISA de 1ère génération fonctionne avec ce mélange protéique, il est possible d’évaluer plus finement quel est le composant conférant cette spécificité antigénique et ensuite d’exprimer cette protéine dans Escherichia coli pour l’obtenir idéalement pur et non dénaturé et l’utiliser comme antigène dans un test ELISA diagnostique.

III – Conclusion En conclusion, les quelques exemples mentionnés ci-dessus démontrent que la protéomique a permis une révolution majeure dans le diagnostic microbiologique avec une réduction du temps nécessaire à l’identification bactérienne. Les autres applications dans les laboratoires diagnostiques se concentrent principalement sur la détection phénotypique de la résistance et sur l’identification de protéines antigéniques permettant le développement de tests sérologiques plus performants. En microbiologie, la protéomique est bien entendu aussi largement utilisée en recherche, où elle a apporté de nombreuses nouvelles connaissances fondamentales sur la biologie

des bactéries, complétant les informations obtenues par génomique et transcriptomique. Dans le domaine de la recherche, les applications sont si nombreuses qu’on ne pourra toutes les évoquer ici. Mentionnons simplement à titre d’exemple l’identification d’adhé-

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sines [15] et de facteurs de virulence (notamment les effecteurs du système de sécrétion de type III) sécrétés par certaines bactéries dans le but de manipuler la cellule hôte [16]. Correspondance Gilbert.Greub@chuv.ch

Références 1. Bizzini A, Greub G. Matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry, a revolution in clinical microbial identification. Clin Microbiol Infect. 2010 Nov;16(11):1614-9. 2. Croxatto A, Prod'hom G, Greub G. Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology. FEMS Microbiol Rev. 2012 Mar;36(2):380-407. 3. Bizzini A, Jaton K, Romo D, Bille J, Prod'hom G, Greub G. Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry as an alternative to 16S rRNA gene sequencing for identification of difficult-to-identify bacterial strains. J Clin Microbiol. 2011 Feb;49(2):693-6. 4. Croxatto A, Prod'hom G, Durussel C, Greub G. Preparation of a blood culture pellet for rapid bacterial identification and antibiotic susceptibility testing. J Vis Exp. 2014 Oct 15;(92):e51985. 5. Prod'hom G, Bizzini A, Durussel C, Bille J, Greub G. Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry for direct bacterial identification from positive blood culture pellets. J Clin Microbiol. 2010 Apr;48(4):1481-3. 6. Clerc O, Prod'hom G, Senn L, Jaton K, Zanetti G, Calandra T, Greub G. Matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry and PCR-based rapid diagnosis of Staphylococcus aureus bacteraemia. Clin Microbiol Infect. 2014 Apr;20(4):355-60. 7. Vogne C, Prod'hom G, Jaton K, Decosterd LA, Greub G. A simple, robust and rapid approach to detect carbapenemases in Gram-negative isolates by MALDI-TOF mass spectrometry: validation with triple quadripole tandem mass spectrometry, microarray and PCR. Clin Microbiol Infect. 2014 Dec;20(12):O1106-12. 8. Cheng JW, Liu C, Kudinha T, Xiao M, Yu SY, Yang CX, Wei M, Liang GW, Shao DH, Kong F, Tong ZH, Xu YC. Use of matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry to identify MLST clade 4 Clostridium difficile isolates. Diagn Microbiol Infect Dis. 2018 Sep;92(1):19-24 9. Lindgren Å, Karami N, Karlsson R, Åhrén C, Welker M, Moore ERB, Stadler LS. Development of a rapid MALDI-TOF MS based epidemiological screening method using MRSA as a model organism. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2018 Jan;37(1):57-68. 10. Schlebusch S, Price GR, Gallagher RL, Horton-Szar V, Elbourne LD, Griffin P, Venter DJ, Jensen SO, Van Hal SJ. MALDI-TOF MS meets WGS in a VRE outbreak investigation. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2017 Mar;36(3):495-499. 11. Gagnaire J, Dauwalder O, Boisset S, Khau D, Freydière AM, Ader F, Bes M, Lina G, Tristan A, Reverdy ME, Marchand A, Geissmann T, Benito Y, Durand G, Charrier JP, Etienne J, Welker M, Van Belkum A, Vandenesch F. Detection of Staphylococcus aureus delta-toxin production by whole-cell MALDI-TOF mass spectrometry. PLoS One. 2012;7(7):e40660. 12. Greub G, Kebbi-Beghdadi C, Bertelli C, Collyn F, Riederer BM, Yersin C, Croxatto A, Raoult D. High throughput sequencing and proteomics to identify immunogenic proteins of a new pathogen: the dirty genome approach. PLoS One. 2009 Dec 23;4(12):e8423. 13. Kebbi-Beghdadi C, Lienard J, Uyttebroeck F, Baud D, Riederer BM, Greub G. Identification of immunogenic proteins of Waddlia chondrophila. PLoS One. 2012;7(1):e28605. 14. Lienard J, Croxatto A, Gervaix A, Posfay-Barbe K, Baud D, Kebbi-Beghdadi C, Greub G. Undressing of Waddlia chondrophila to enrich its outer membrane proteins to develop a new species-specific ELISA. New Microbes New Infect. 2014 Jan;2(1):13-24. 15. Kebbi-Beghdadi C, Domröse A, Becker E, Cisse OH, Hegemann JH, Greub G. OmpA family proteins and Pmp-like autotransporter: new adhesins of Waddlia chondrophila. Pathog Dis. 2015 Aug;73(6):ftv035. 16. de Barsy M, Greub G. Functional genomics of intracellular bacteria. Brief Funct Genomics. 2013 Jul;12(4):341-53.

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Metabolomik: Wo stehen wir? Cédric Bovet 1

Métabolomique: où en est-on? La chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) permet une caractérisation détaillée du métabolisme. Malgré cela, le manque de standardisation des protocoles analytiques et la complexité d’intégration des données freinent toujours son expansion. Certaines évolutions permettent de penser que ceci changera. L’intérêt principal en métabolomique est de mesurer l’abondance des métabolites d’un échantillon afin de comprendre les mécanismes de régulations d’un système biologique. Ces dernières années, la LC-MS utilisant l’ionisation ESI (en référence au terme anglais «electrospray ionisation») s’est confirmée comme étant la technique de choix dans ce domaine. Grâce à sa haute sensibilité et à l’absence de dérivatisation, elle surpasse en termes d’applications les principales approches utilisées dans ce domaine qui sont la résonance magnétique nucléaire, la chromatographie en phase gazeuse et l’électrophorèse capillaire couplée à la spectrométrie de masse. Malgré ces avantages, un profilage LC-MS détaillé du métabolome nécessitera toujours différentes stratégies de préparation d’échantillon, de séparation et d’ionisation (mode positif, négatif, ESI, APCI, etc.) dues à l’énorme gamme de concentrations et de propriétés physico-chimiques des métabolites.

de masse hybrides à haute résolution (principalement Q-TOF et Q-Orbitrap) et le ciblé utilisant les triples quadripôles. Ces approches ont démontré une excellente robustesse, et l’utilisation de standards internes et d’échantillons de contrôle qualité permet d’étendre leurs applications à des centaines d’échantillons. En revanche, elles ne remplacent pas les méthodes quantitatives de référence LC-MS utilisant des calibrants et des standards internes.

De la complexité du non-ciblé …

En non-ciblé, le signal chromatographique de la masse mono-isotopique exacte du métabolite chargé (précision < 3–10 ppm) est utilisé pour la quantification. Les bases de données comme METLIN [1] et HMDB [2] permettent d’identifier les métabolites en utilisant les masses exactes de l’ion moléculaire et de ces fragments. Bien que l’approche non ciblée permette d’isoler de nouvelles voies métaboliques, elle nécessite un traitement complexe des données qui demande Le profilage métabolique à en plus de logiciels spécifiques des grande échelle compétences avancées en programCes dernières années, la métabolo- mation informatique. mique par LC-MS s’est orientée vers la recherche de solutions optimales pour … à la «simplicité» du ciblé caractériser le profil métabolique le En revanche, l’approche ciblée consisplus complet possible avec un volume tant à mesurer un set de métabolites minimal d’échantillon. Généralement, connu peut se faire relativement simmoins de 100 µL de plasma/sérum sont plement en intégrant le signal de fragnécessaires pour obtenir l’abondance ments spécifiquement sélectionnés. En de centaines de métabolites. On parle restreignant le temps d’acquisition des alors de profilage métabolique à grande métabolites à leur fenêtre d’élution et échelle dont le but est de faciliter l’iden- en utilisant la capacité accrue de chantification de voies métaboliques régu- gement de polarité des triples qualées. Dans ce domaine, deux philoso- dripôles, des centaines de métabolites phies semi-quantitatives s’affrontent: peuvent être alors mesurés en une anale non-ciblé utilisant des spectromètres lyse, et ceci de manière plus sensible et reproductible qu’en non-ciblé [3]. Il y a quelques années, une des limita1 Hôpital de l'Île Berne, Institut universitaire de tions principales des approches ciblées chimie clinique, INO F-513, 3010 Berne

Momentan stellt die Füssigkeitschromatographie (UHPLC) in Verbindung mit der Massenspektrometrie (LCMS) in der Metabolomik die Methode der Wahl dar. Dank zweier semiquantitativer Ansätze können grundsätzlich hunderte Metaboliten in einer Messung profiliert werden: der nicht gezielte Ansatz mit dem Einsatz von hochauflösenden Massenspektrometern und der gezielte Ansatz unter Verwendung von Triple-Quadrupolen. Während das hochauflösende Verfahren besser zur Identifizierung neuer Stoffwechselwege geeignet ist, führt der gezielte Ansatz zu einer detaillierteren Charakterisierung bereits bekannter Stoffwechselwege. Obwohl standardisierte chromatografische Verfahren nicht zur Verfügung stehen, lassen der Ausbau der Datenbanken und die vereinfachte Bereitstellung von Integrationswerkzeugen hoffen, dass diese Strategien bald in einer grösseren Anzahl an Labors eingesetzt werden können.

était le besoin d’optimiser les conditions de fragmentations pour chaque métabolite (m/z des fragments, énergie de collision, voltage de transfert, etc.). Depuis 2017, METLIN offre avec son option METLIN-MRM une base de données contenant les transitions de plus de 15 000 molécules permettant un développement accéléré de ces méthodes. En combinant cette source d’information avec les nombreuses procédures de la littérature, il devient relativement simple d’établir sur tout triple quadripôle une analyse spécifique à tout système biologique.

Le problème de la standardisation Que ce soit en ciblé ou non ciblé, l’analyse d’un standard reste souvent nécessaire pour confirmer l’identité d’un métabolite. Cette limitation est liée au fait que le temps de rétention d’un analyte dépend des phases mobile et stationnaire qui varient entre laboratoires. Cette hétérogénéité chromatographique est une barrière à la propagation du profilage métabolique par LC-MS, et aucun consensus ne semble actuellement se profiler. Les différents formats de données générées par les instruments freinent également cette expansion, mais à ce niveau, des solutions universelles d’intégration et de visualisation apparaissent. Des efforts pour mettre ces outils à disposition de manière simplifiée sont en cours, comme le démontrent les plateformes XCMS Online [4] et MetaboAnalyst [5]. Au niveau de la visualisation des données, la métabolomique bénéficie

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NR. 3 | JUNI 2018

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Quadrupole Time-of-Flight Liquid Chromatograph Mass Spectrometer

LCMS-9030

aussi des avancées introduites par Skyline [6]. Ce logiciel libre d’accès développé originellement pour les analyses protéomiques par LCMS/MS permet de s’affranchir des solutions d’intégration de chaque fabricant. Une utilisation standardisée de Skyline pourrait donc encourager le transfert de méthodes d’intégration entre laboratoires.

Profilage ciblé ou non ciblé? En pesant les avantages et inconvénients de ces stratégies LCMS, il paraît évident que chacune d’elles garde son importance selon les buts du projet: une analyse avec triple quadripôle sera favorisée pour une caractérisation

détaillée des voies métaboliques, alors que l’identification de nouvelles voies se fera par spectrométrie de masse à haute résolution. Dans l’avenir, l’augmentation de la vitesse d’acquisition de la haute résolution permettra certainement de combiner les acquisitions non ciblées et ciblées. Mais dans tous les cas, le succès d’études métaboliques restera intimement lié à deux facteurs indépendants des plateformes analytiques: la qualité des échantillons collectés et la mise en relation des résultats dans leur contexte biologique. Correspondance Cedric.Bovet@insel.ch

Références 1. Guijas, C. et al. METLIN: A Technology Platform for Identifying Knowns and Unknowns. Analytical chemistry 90, 3156-3164, doi:10.1021/acs.analchem.7b04424 (2018). 2. Wishart, D. S. et al. HMDB 4.0: the human metabolome database for 2018. Nucleic acids research 46, D608-D617, doi:10.1093/nar/gkx1089 (2018). 3. Chen, S. et al. Pseudotargeted metabolomics method and its application in serum biomarker discovery for hepatocellular carcinoma based on ultra high-performance liquid chromatography/triple quadrupole mass spectrometry. Analytical chemistry 85, 83268333, doi:10.1021/ac4016787 (2013). 4. Gowda, H. et al. Interactive XCMS Online: simplifying advanced metabolomic data processing and subsequent statistical analyses. Analytical chemistry 86, 6931-6939, doi:10.1021/ac500734c (2014). 5. Chong, J. et al. MetaboAnalyst 4.0: towards more transparent and integrative metabolomics analysis. Nucleic acids research 46, W486-W494, doi:10.1093/nar/gky310 (2018). 6. MacLean, B. et al. Skyline: an open source document editor for creating and analyzing targeted proteomics experiments. Bioinformatics 26, 966-968, doi:10.1093/bioinformatics/btq054 (2010).

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Stephan von Gunten 1

Das Glykom – neue Möglichkeiten für medizinische Applikationen

Bedingungen (z.B. lokaler Sauerstoffmangel, Ernährung) empfindlich beeinflusst [1]. Das enzymatisch kontrollierte Glykom verschiedener Körperzellen ist sehr unterschiedlich, z.B. trotz der phylogenetischen Verwandtschaft auch zwischen eosinophilen und basophilen Zuckerstrukturen bedecken die Oberfläche jeder lebendigen Zelle. Granulozyten [3]. Die biologische BeAls Blutgruppenantigene, Tumormarker oder bakterielle Antigene deutung dieser Unterschiede ist noch haben Glykane weitreichende, diagnostische Bedeutung erlangt. weitgehend unbekannt. Gegenwärtige Dennoch ist das Glykom und die funktionelle Rolle von Glykanen Anstrengungen in der Forschung ziebezüglich pathophysiologischer und immunologischer Prozesse len darauf hin, das krankheitshalber noch unzureichend bekannt. veränderte Glykom zu entschlüsseln, glykobiologische Pathomechanismen Die Oberfläche jeder lebendigen Zelle Bei der Glykosylierung werden spezi- zu verstehen und neue Biomarker zu ist dekoriert mit Zuckerstrukturen (Gly- fische Kohlenhydrateinheiten (Mono- identifizieren. kanen). Dazu gehören diagnostisch re- saccharide, z.B. Galactose) koordiniert levante Moleküle wie Blutgruppenan- durch Glykosyltransferasen übertragen, Das zelluläre Glykom und die tigene (ABO[H]), mikrobielle Antigene wobei kürzere Di- (zweifach) und Oli- Interaktion mit Mikroorganismen und zahlreiche Tumormarker [1]. So- gosaccharide, längere unverzweigte Po- Die gewebsspezifische Glykosylierung wohl in Körperflüssigkeiten wie auch lysaccharide, oder komplexe Glykane verschiedener Epithelien führt zu unzellulär sind viele Proteine und Lipide aus verzweigten Zuckerketten entste- terschiedlicher Besiedlung und Infekkovalent mit Zuckerstrukturen kon- hen können. Diese werden durch Gly- tionsneigung durch die Expression jugiert und werden als Glykoproteine kosidasen zurechtgeschnitten und/oder bestimmter Glykane, die von Viren, oder Glykolipide bezeichnet. Die Gly- durch sekundäre Glykan modizifie- Bakterien und anderen Mikroorganiskosylierung ist die häufigste Verände- rende Enzyme (z.B. Sulfotransferasen) men als Andockungsstellen genutzt rung natürlicher und rekombinanter zusätzlich verändert [1]. Das mensch- werden. Das Glykom ist somit ein weEiweisse, die direkt im Anschluss an die liche Genom enthält 250–500 Glyko- sentlicher Faktor für den sogenannbiosynthetische Umschrift der Gene er- gene (1–2 % des Genoms) [2]. Damit ten Organotropismus (Gewebsbevorzufolgt (posttranslationelle Modifikation). entsteht eine Vielzahl möglicher Kom- gung) von Mikrobiota und pathogenen Die Gesamtheit aller freien Zuckermo- binationen, die die Kombinationsmög- Erregern. Interessanterweise fanden leküle und Glykokonjugate einer Zelle lichkeiten von Aminosäuren um ein wir, dass Menschen Antikörper produoder eines Organismus wird als «Gly- Mehrfaches übersteigt. Anders als die zieren, die an Andockungsstellen von kom» bezeichnet. Dieses unterscheidet Proteinsynthese, erfolgt die Glykansyn- Viren und Bakterien, aber auch von sich beträchtlich zwischen verschiede- these nicht auf einer exakten Genvor- bakteriellen Toxinen, binden. Zu Letznen Arten, Individuen und Körperzel- lage und wird durch veränderte phy- teren gehören Shigatoxin von Shigellalen und kann sich unter krankhaften siologische oder pathophysiologische dysenteriae-Bakterien oder die VerotoBedingungen stark verändern. Tumorzelle

Lösliches Lectin

Glykation oder Glykosylierung? NK-Zelle Im Gegensatz zur enzymatischen GlyGlykosyltransferasen kosylierung, erfolgt bei der Glykation die Reaktion von Proteinen oder LipiSiglec-7 den mit Kohlenhydraten nicht enzymatisch, wobei sogenannte «advanced glyGlykosidasen cation end products» (AGE) entstehen. Bei chronisch erhöhten Blutzuckerwerten kann es zur vermehrten Bildung Sek. glykan-modifizierende von AGE kommen. Die Entstehung von Enzyme HbA1c durch Glykation von Hämoglobin ist wohl das bekannteste Beispiel dieses nicht enzymatischen Prozesses. Antikörper AGE spielen nebst Diabetes mellitus vermutlich eine Rolle in weiteren me- Erkennung von Oberflächenglykanen durch das Immunsystem. Die Biosynthese von Zuckerstrukturen, im Beispiel in einer Tumorzelle, erfolgt über Enzyme, einschliesslich tabolischen, entzündlichen und altersGlykosyltransferasen, Glykosidasen und sekundären Glykan modizifizierenden Enzymen bedingten Erkrankungen.

1 Institut für Pharmakologie, Universität Bern, Inselspital INO-F, CH-3010 Bern

(siehe Text). Oberflächenglykane können durch Antikörper und lösliche oder zellgebundene Lectine erkannt und gebunden werden. Im Beispiel zellgebundenes S iglec-7, d as durch Erkennung bestimmter Tumorglykosylierung die Aktivität der natürlichen Killer(NK-)Zelle hemmt [7].

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Le glycome – de nouvelles possibilités pour les applications médicales Des structures sucrées recouvrent la surface de toute cellule vivante. En tant qu’antigènes des groupes sanguins, marqueurs tumoraux ou antigènes bactériens, les glycanes ont acquis une grande importance en matière de diagnostic. Cependant, le glycome et le rôle fonctionnel des glycanes concernant les processus physiopathologiques et immunologiques sont encore mal connus. Une meilleure compréhension du glycome et des mécanismes des immunoréactions spécifiques au sucre vis-à-vis des cellules malades et des agents infectieux conduira à de nouveaux marqueurs en matière de diagnostic, à une amélioration des stratégies de vaccination et à des capacités thérapeutiques innovantes. C’est la raison pour laquelle des efforts considérables en matière de recherche fondamentale ou encore de recherche de transfert et de recherche clinique sont nécessaires. Une étude interdisciplinaire approfondie du glycome et de ses différents rôles dans divers processus pathologiques est nécessaire de manière urgente afin d’exploiter le potentiel caché en vue d’un meilleur traitement des maladies inflammatoires et des maladies infectieuses ainsi que des affections tumorales.

xine SLT-1 und SLT-2 von bestimmten E.-coli-Stämmen [4]. Zuckerspezifische Antikörper könnten einen Regulationsfaktor für die Oberflächenbesiedelung von Mikroorgansimen darstellen und vor Infektionen schützen.

Tumorwachstum und die Krebsdiagnostik In den Achtzigerjahren wurde erkannt, dass die antigene Komponente tumorspezifischer Antikörper oft aus Glykanen besteht. Bekannte zuckerbasierte Tumormarker sind das Carbohydrate-Antigen (CA) 15-3, CA-19-9, CA 27.29, CA 125, CA 549, das sTn-Anti-

gen, oder das Tn-Antigen. Mechanistische Studien zeigten, dass das Glykom von Krebszellen Auswirkungen hat auf biologische Prozesse wie Tumorwachstum, Invasion, Metastasierung, Angiogenese oder die Tumorimmunität [1], [5]. Beispielsweise kann die vermehrte Expression von Glykanliganden für Selektinrezeptoren durch Bildung von Mikrothromben und erhöhte Endotheladhäsion die Metastasierung begünstigen [1]. Die abnormale Glykosylierung von Tumorzellen scheint auf einer veränderten Expression von biosynthetischen Enzymen und Monosaccharid-Transportsystemen zu beruhen [1] und wird vermutlich auch beeinflusst durch metabolische Veränderungen, z.B. des Glukosestoffwechsels (Warburg-Effekt). Die Ernährung, durch vermehrte Aufnahme bestimmter Kohlenhydrate beispielsweise aus rotem Fleisch, soll das Tumorverhalten auch beeinflussen [1], [6]. Interessanterweise sind bestimmte Glykosylierungsmuster auf Tumorzellen häufiger zu finden als andere [1], [7]. Es wird vermutet, dass dies nicht zufällig geschieht, sondern in einer Art adaptiver Mikroevolution zum Überleben bestimmter Zellklone führt, eventuell auch um einer Immunantwort zu entgehen [1].

Die Erkennung von Zuckerstrukturen durch das Immunsystem Das Immunsystem kann ungewöhnliche Glykane durch Antikörper und zuckerbindende Eiweissmoleküle, sogenannten Lektinen, erkennen. Dazu gehören

Referenzen 1 K. F. Boligan, C. Mesa, L. E. Fernandez, and S. von Gunten, «Cancer intelligence acquired (CIA): Tumor glycosylation and sialylation codes dismantling antitumor defense,» Cell. Mol. Life Sci., vol. 72, no. 7, pp. 1231–1248, 2015. 2 H. Schachter and H. H. Freeze, «Glycosylation diseases: Quo vadis?,» Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Basis of Disease, vol. 1792, no. 9. pp. 925–930, 2009. 3 S. J. North et al., «Glycomic analysis of human mast cells, eosinophils and basophils,» Glycobiology, vol. 22, no. 1, pp. 12–22, 2012. 4 C. Schneider et al., «The human IgG anti-carbohydrate repertoire exhibits a universal architecture and contains specificity for microbial attachment sites.,» Sci. Transl. Med., vol. 7, no. 269, p. 269ra1, 2015. 5 M. M. Fuster and J. D. Esko, «The sweet and sour of cancer: glycans as novel therapeutic targets.,» Nat. Rev. Cancer, vol. 5, no. 7, pp. 526–42, 2005. 6 A. N. Samraj, H. Läubli, N. Varki, and A. Varki, «Involvement of a Non-Human Sialic Acid in Human Cancer,» Front. Oncol., vol. 4, p. 33, Feb. 2014. 7 C. Jandus et al., «Interactions between Siglec-7/9 receptors and ligands influence NK celldependent tumor immunosurveillance,» J. Clin. Invest., vol. 124, no. 4, pp. 1810–1820, 2014. 8 S. von Gunten et al., «Siglec-9 transduces apoptotic and nonapoptotic death signals into neutrophils depending on the proinflammatory cytokine environment,» Blood, vol. 106, no. 4, pp. 1423–1431, 2005. 9 S. von Gunten et al., «IVIG pluripotency and the concept of Fc-sialylation: challenges to the scientist.,» Nat. Rev. Immunol., vol. 14, no. 5, p. 349, Apr. 2014.

Antikörper gegen Blutgruppenantigene oder Xenoantigene auf Fremdorganen, die eine Rolle in der Transfusions- und Transplantationsmedizin spielen. Zudem enthält das menschliche Repertoire Antiköper gegen zahlreiche, bakterielle Oberflächenzucker [4]. Lektine können sowohl löslich, oder als Oberflächenrezeptoren von Leukozyten, die Immunantwort beeinflussen. Bekannt sind die Adhäsionsmoleküle der Selektine, die bestimmte sialinsäurehaltige Zuckerstrukturen erkennen. Solche Sialo glykane werden auch von Siglec-Rezeptoren erkannt, die die Immunantwort von Leukozyten hemmen [7] oder deren Zelltod induzieren [8]. Die entzündungshemmenden Wirkungen von intravenösen Immunoglobulinen (IVIG) könnten zumindest zum Teil über hemmende Siglec-Rezeptoren erfolgen [9]. Es gibt eine Vielzahl löslicher und zellgebundener Lektine, die Immunantworten gegen Mikroorganismen und Tumorzellen einleiten oder verstärken [1]. Die Bindung von zuckerspezifischen Antikörpern und Lektinen ist ausgesprochen spezifisch, wobei nicht nur das terminale Monosaccharid entscheidend ist, sondern Charakteristika der unterliegenden Zuckerstruktur (Zusammensetzung, Art der chemischen Verknüpfungen, sekundäre Veränderungen, z.B. Sulfonierung) [1], [4]. Unsere Untersuchungen zum menschlichen IgG-Antikörperrepertoire haben jedoch ergeben, dass die Identität des terminalen Monosaccharids mitentscheidend ist für Immunität oder Toleranzentwicklung [4]. Diese Beobachtung ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung von zuckerbasierten Impfstoffen.

Schlussfolgerung Veränderungen des Glykoms können biologisch ungünstige Konsequenzen haben, jedoch auch diagnostisch genutzt werden. Protein-Glykan-Interaktionen bilden eine wichtige Rolle bei biologischen Prozessen und bei der Immunabwehr von Mikroorganismen und Tumorzellen (Bild 1). Trotz des erheblichen diagnostischen und therapeutischen Potenzials ist das Glykom noch immer ungenügend erforscht. Korrespondenz Stephan.Vongunten@pki.unibe.ch

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Renato Zenobi 1 , Simona Müller 1 , Bettina Streckenbach 1

Exhalomik – was uns der Atem verrät «Einmal pusten, bitte!» Dieser Satz ist nicht ganz unbekannt und wird schnell mit einem Alkoholtest der Polizei assoziiert. Was wäre allerdings, wenn diese Aufforderung in Zukunft vom behandelnden Arzt kommt, um Krankheiten diagnostizieren zu können? Einmal pusten und schon erfolgt die Diagnose – ein realistisches Zukunftsbild oder nur Träumerei? Grosse Hoffnung wird auf die medizinische Diagnostik durch Analyse des Atems gesetzt. Da dieser in den Alveolen der Lunge im Austausch mit den Blutgefässen steht, könnte er ähnlich informativ wie Blutproben sein. Der entscheidende Vorteil vom Atem besteht darin, dass die Probenentnahme nicht-invasiv und in der Probenmenge unlimitiert ist. Bereits heute wird neben dem klassischen Alkoholtest die Analyse von Atem in der Klinik eingesetzt, z.B. bei der Konzentrationsbestimmung von Stickstoffmonoxid im Zusammenhang mit Asthma. Jedoch erlauben diese Analysen nur die Konzentrationsbestimmung von wenigen, sehr flüchtigen Substanzen. Damit können viele Krankheiten nicht eindeutig identifiziert werden. Da etablierte Diagnoseverfahren oft invasiv, zeitaufwändig und teuer sind, wäre die Diagnose via Atemluft ideal, um beispielsweise Personen routinemässig für Krankheiten wie Krebs zu kontrollieren. Denn mithilfe der Atemanalyse können viele Personen kostengünstig und schnell untersucht werden.

Die Technik Der Einsatz von hochsensiblen Massenspektrometern ermöglicht es, gleichzeitig zahlreiche Stoffe in niedrigsten Konzentrationen zu messen. Um mit der Massenspektrometrie (MS) das Molekulargewicht der Atembestandteile zu bestimmen, müssen die einzelnen Stoffe geladen (ionisiert) werden. Dies wird mit einer Ionisationstechnik erreicht. In der Atemanalytik werden dazu die Protonen Transfer Reaktion (PTR), Selected Ion Flow Tube (SIFT) oder die sekundäre Elektrospray-Ionisation (SESI) als Analysemethoden verwendet [1]. SESI ist die jüngste dieser Ionisationstechniken und wurde an der ETH Zürich mitentwickelt [2]. Bei dieser Methode wird der ausgeatmeten Luft ein Spray aus feinen Tröpfchen zugeführt, die geladen 1 Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, ETH Zürich

sind. Bei einem Zusammenstoss mit der ausgeatmeten Luft kann die Ladung auf die Atembestandteile übertragen und schliesslich deren Masse mittels MS ermittelt werden.

strukturelle Informationen zu erhalten, werden im Massenspektrometer einzelne Massen ausgewählt und durch Kollision mit einem Gas fragmentiert. Hierdurch entstehen charakteristische Fragmente, deren Massen mit FragAktuelle Forschung mentmassen vorgeschlagener SubstanInwieweit ist es nun allerdings hilfreich, zen verglichen werden können. Bei volldie einzelnen Massen von den Atem- ständiger Übereinstimmung führt dies bestandteilen bestimmen zu können? zur Identifizierung der Substanzen. Die Ein kleiner Auszug aus aktueller For- Autoren dieser Studie kamen nach der schung, bei der SESI-MS für die Atem- Identifizierung einzelner Substanzen analyse eingesetzt wird, mag einen ers- zu der Erkenntnis, dass sich die Atemten Eindruck geben. zusammensetzung von CF-Patienten Am Kinderspital und Universitätsspi- und Gesunden tatsächlich voneinander tal Zürich wurde untersucht, ob Unter- unterscheiden lässt. schiede im Atemprofil von je 30 Gesunden und Patienten mit zystischer Fib- Weitere medizinische rose (CF) mittels SESI-MS beobachtet Anwendungsbereiche werden können [3]. Die Studienteilneh- Neben ihrem Potenzial für die klinimer durften eine Stunde vor der Mes- sche Diagnostik schafft die Atemanasung weder Nahrung noch Getränke zu lyse auch neue Möglichkeiten in der sich nehmen (Wasser war erlaubt), um Grundlagenforschung im Zusammendas Gerät nicht zu verunreinigen. Für hang mit dem Metabolismus. So gedie Messungen atmeten die Teilnehmer über ein Mundstück mit konstantem Druck und solange wie möglich in das Gerät. Direkt während der Ausatmung kann das Massenspektrum der Atemluft am Monitor angezeigt werden. Mittels SESI-MS ist es möglich, sowohl negativ lang es Tejero Rioseras et al., Metabolials auch positiv geladene Stoffe zu mes- ten aus dem Citratzyklus wie zum Beisen, wenn auch nicht simultan. Für jede spiel Fumarsäure, Succinylsäure und Polarität atmeten die Probanden mehr- Maleinsäure mittels SESI-MS im Atem mals ins Gerät, um allfällige Schwan- nachzuweisen [4]. Dieses Beispiel zeigt, kungen vom Atem und vom Gerät aus- dass mittels SESI-MS im Körper ablaufende Prozesse wie auch der Schlaf, schliessen zu können. Mithilfe statistischer Tests wurden in die «Innere Uhr» oder die Behandlung den Daten 49 eindeutige Unterschiede von Krankheiten in Echtzeit aufgezeigt gefunden. Um ihre medizinische Re- und dadurch besser verstanden werden levanz besser einschätzen zu können, können. Weitere spannende Anwendunist es nötig, die chemische Zusammensetzung der Atemluft zu eruieren. Dadurch, dass mittels MS das Molekulargewicht der einzelnen Stoffe genauestens bestimmt werden kann, ist die Anzahl möglicher Substanzen, die im Atem detektiert werden, bereits stark eingeschränkt. Allerdings können Substanzen gleicher Bestandteile strukturell auf unterschiedlichste Weise zu- Echtzeitmessung von ausgeatmeter Luft sammengesetzt sein. Um daher weitere mittels SESI-MS.

«Direkt während der Ausatmung wird das Massenspektrum der Atemluft angezeigt.»

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Exhalomique – ce que nous dit la respiration Dans les alvéoles pulmonaires, la respiration effectue des échanges directs avec le sang. Par conséquent, on considère que, parallèlement aux prélèvements sanguins pratiqués jusque-là, la respiration peut aussi fournir des informations concernant l’état de santé. Ces informations seraient-elles cependant suffisantes pour diagnostiquer des maladies comme l’asthme ou le cancer des poumons? L’exhalomique qui analyse entre autres l’air expiré au moyen de la spectrométrie de masse s’intéresse à cette question. Dans la première phase d’étude, on recherche dans le souffle des personnes saines et des patients les composants permettant de différencier les groupes entre eux. Les études de validation viendront ensuite contrôler ce type de substances marqueuses potentielles. Si celles-ci sont identifiées comme marqueurs fiables pour certaines pathologies, l’analyse du souffle pourra enrichir de manière significative le diagnostic clinique grâce à sa sensibilité, à sa rapidité et à sa mesure en temps réel non invasive. La recherche actuelle vise à montrer dans quelle mesure et pour quelles pathologies des biomarqueurs spécifiques sont détectables dans la respiration.

gen finden sich in der Pharmakokinetik, bei der das zeitabhängige Konzentrationsprofil eines Wirkstoffes im Atem verfolgt werden kann. Aktuelle Studien der Atemanalyse zeigten zudem, dass die Uhrzeit, zu der ein Medikament eingenommen wird, eine entscheidende Rolle für die Wirkung spielen kann [5].

Fazit SESI-MS ist eine vielversprechende Methode für die Atemanalyse in Echtzeit. In der klinischen Anwendung war die Atemanalyse bisher beschränkt auf Konzentrationsbestimmungen einzelner Substanzen. Um eine Krankheit jedoch besser diagnostizieren zu können, ist die gleichzeitige Bestimmung mehrerer Markersubstanzen erforderlich. Zahlreiche Pilotstudien zu diversen Krankheiten wurden bereits mit SESI-MS durchgeführt. Um die Verlässlichkeit dieser Substanzen nachzuweisen, sind umfangreiche Validierungsstudien im Gang. In den nächsten Jahren wird sich herausstellen, welche Marker verlässlich sind und welches Verfahren (SESI-MS,

SIFT-MS, PTR-MS) sich am besten dazu eignet, um die vermeintliche Träumerei in eine in der medizinischen Praxis brauchbare Technologie zu überführen. Korrespondenz Zenobi@org.chem.ethz.ch

Referenzen 1. Casas-Ferreira AM, del Nogal-Sánchez M, Pérez-Pavón JL, Moreno-Cordero B. Non-separative mass spectrometry methods for non-invasive medical diagnostics based on volatile organic compounds: A review. Anal Chim Acta. 2018, doi: 10.1016/j.aca.2018.07.005. 2. Martinez-Lozano Sinues P, Zenobi R, Kohler M. Analysis of the exhalome: A diagnostic tool of the future. Chest 2013;144(3):746-749. 3. Gaisl T et al. Real-time exhaled breath analysis in patients with cystic fibrosis and controls. J Breath Res. 2018;12:036013. 4. Tejero Rioseras A et al. Real-time monitoring of tricarboxylic acid metabolites in exhaled breath. Anal Chem. 2018;90:6453−6460. 5. Martinez-Lozano Sinues P, Kohler M, Brown SA, Zenobi R, Dallmann R. Gauging circadian variation in ketamine metabolism by real-time breath analysis. Chem Commun. 2017;53:2264-2267.

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Point-of-Care Diagnostics Thursday, October 18, 2018

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Michaela Fux 1 , Eva Gfeller 2 , Ulrike Bacher 2,3

Cytomics

Derzeit fasst man unter Cytomics die multiparametrische Durchflusszytometrie, Bio-Imaging und weitere Techniken wie Laser-Scan-Zytometrie (laser scanning cytometry) zusammen. Dabei wird oftmals die Bioinformatik zugezogen, um die molekulare Architektur und Funktionalität des Zellsystems zu beschreiben. Die multiparametrische Durchflusszytometrie bzw. Flowzytometrie gehört in der Hämatologie und Immunologie zu den diagnostischen Standardmethoden. In beiden Bereichen gewinnt die Methodik derzeit an Komplexität. Gleichzeitig wachsen die Anforderungen an eine individualisierte hämatologische und immunologische Diagnostik als Basis für optimale Therapieentscheidungen. Standortbestimmung für die Durchflusszytometrie in der Diagnostik Die Geräteapplikationen für die durchflusszytometrische Routinediagnostik be finden sich in einer Umbruchssituation hin zur Akquise von mehreren Millionen Zellereignissen pro Analyse. Anhand der derzeit eingeführten Gerätegenerationen können bis zu 8–10 Fluorochrome bzw. 10–12 Parameter in einem durchflusszytometrischen Assay kombiniert werden.

Hämatologie

Immunologie

zu den jeweiligen Untersuchungen und die Auswahl der Antikörperpanel sind die Angaben der Kliniker, die Laborbefunde aus der Hämatologie, klinischen Chemie, Serologie und Proteindiagnostik, sowie eventuell bereits vorliegende Spezialdiagnostik aus anderen Disziplinen relevant (z.B. Zytomorphologie, Histopathologie). Gleichermassen müssen die Befunde der Durchflusszytometrie an andere diagnostische Rubriken kommuniziert werden, damit die entsprechende Diagnostik wie Zytogenetik oder Molekulargenetik veranlasst werden kann. Beispielhaft kann die Detektion einer Leukozytose von 80 G/L im peripheren Blut in Verbindung mit «Blastenalarm» durch den hämatologischen Analyzer genannt werden. Die mikroskopische Einbettung in multidisziplinäre Untersuchung zeigt einen Anteil von Konzepte 80 % Blasten mit am ehesten myeloiDie Durchflusszytometrie ist in der hä- schem Charakter angesichts feiner Gramatologischen und immunologischen nula im Zytoplasma. Daraufhin wird Diagnostik in multidisziplinäre Kon- eine Durchflusszytometrie aus dem pezepte eingebunden. Für die Indikation ripheren Blut initiiert, die eine LeukäEinfache Immunstaten mit Angabe der wichtigsten Lymphozytensubpopulationen (in der Regel B-, T-, NK-Zellen) werden vielerorts bereits mit einem hohen Mass an Automatisierung durchgeführt. Komplexe Immunstaten beziehen darüber hinaus verschiedene Reife- und Aktivierungsstadien der Lymphozyten ein. Der Durchflusszytometrie kommt dabei eine Schlüsselrolle in der Diagnostik primärer und sekundärer Immundefizienzen zu. Bei primären Immundefizienzen sind vornehmlich CVIDs (chronic variable immunodeficiencies) zu nennen, bei sekundären Immundefizienzen Patienten mit HIV-Erkrankung oder Patienten unter immunsuppressiver oder onkologischer Therapie.

Quadrupole

In der Hämatologie stellt die Durchflusszytometrie eine Basismethode zur Diagnosestellung und Festlegung der Linienzugehörigkeit bei akuten Leukämien dar. Dabei interagiert die Durchflusszytometrie mit anderen Methoden wie Zytomorphologie, Histopathologie, Zyto- und Molekulargenetik. Bei akuten lymphatischen Leukämien (ALL) wird der Reifegrad bestimmt. Ferner eignet sich die Methode zur Detektion der «minimal residual disease» (MRD) in der Verlaufsdiagnostik für Patienten mit akuter myeloischer Leukämie Metall-markierte Ionenoptik (AML) und ALL. Die DurchflusszytomeAntikörper Nebulizer Argonplasma Ionenwolke trie ist auch für die Diagnose einer chronischen lymphatischen Leukämie (CLL) sowie für weitere Lymphome der BZellfixation & Zellfärbung mittels Zell- und T-Zell-Reihe sehr relevant. Bei Reflektor Permeabilisierung Antikörpern B-Zell-Lymphomen kommt der Erkennung einer Leichtkettenrestriktion eine Zelle 2 hohe Bedeutung zu. Bei T-Zell-Lympho- Zelle 1 men sind ein Markerverlust oder eine Masse Masse Gefilterte Detektor aberrante Expression von Antigenen re- Zelle 3 Ionenwolke Zelle 4 levant. Beim Multiplen Myelom ist der Akzelerator Masse Masse Beitrag der Durchflusszytometrie bei DiAnalyse auf Digitalumsetzer Einzelzellebene agnosestellung additiv zu sehen; jedoch gewinnt die MRD-Diagnostik derzeit an Stellenwert für die Festlegung der weite- Schematische Darstellung des Ablaufs der CyTOF-Technologie. Die Zellen werden fixiert, permeabilisiert und mit Antikörpern markiert, die mit reinen Metallisotopen definierter ren Myelomtherapie im Verlauf. 1 Universitätsinstitut für Klinische Chemie; 2 Zentrum für Labormedizin; 3 Klinik für Hämatologie und Hämatologisches Zentrallabor; Inselspital, Universitätsspital, Universität Bern

Masse konjugiert sind. Anschliessend werden die Zellen in einem heissen Argonplasma vernebelt, ionisiert und zerstäubt und in das Massenzytometer, ein hybrides Quadrupol-Flugzeit-Massenspektrometer, eingebracht. Hier werden die Zusammensetzung und Menge der Reporter-(Metall-)Isotope bestimmt. Die den Isotopen entsprechenden Signale werden dann mit dem Vorhandensein des jeweiligen Markers pro Einzelzellereignis korreliert (Abbildung mit freundlicher Genehmigung durch Prof. Bernd Bodenmiller, Zürich).

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Cytométrie Actuellement, le terme «cytométrie» recouvre la cytométrie en flux à plusieurs paramètres, la bio-imagerie et d’autres techniques comme la cytométrie à balayage laser (laser scanning cytometry). Il est souvent fait appel à la bio-informatique pour décrire l’architecture moléculaire et la fonctionnalité du système cellulaire. En hématologie et en immunologie, la cytométrie en flux à plusieurs paramètres respectivement la cytométrie de flux fait partie des méthodes de diagnostic standard. Dans ces deux domaines, la méthodologie devient actuellement de plus en plus complexe. Dans le même temps, les exigences concernant un diagnostic hématologique et immunologique individualisé augmentent pour permettre la prise de décisions optimales en matière de thérapie.

miezellpopulation mit abgeschwächter Expression von CD45 und Expression myeloischer Marker wie CD117, Myelo peroxidase, CD13, CD33, und (asynchron) CD15 zeigt, ferner werden CD34 und HLA-DR exprimiert. Lymphatische und monozytäre Marker sind negativ. Somit kann die Diagnose einer AML mit rein myeloischer Komponente gestellt werden. Zur weiteren Charakterisierung werden eine Chromosomenanalyse im zytogenetischen Speziallabor und ein Screening auf rekurrente molekulare Mutationen bei AML (u.a. FLT3, NPM1, IDH1/IDH2-Mutationen) im hämatologischen Molekularlabor veranlasst. Für eine akute Promyelozytenleukämie ergibt sich morphologisch und auch in der Durchflusszytometrie kein Hinweis, sodass keine Indikation zu einem notfallmässigen Screening auf PML-RARA besteht (PML-RARA wäre das molekulare Korrelat dieses spezifischen AML-Subtyps mit häufigen schweren thromb embolischen und hämorrhagischen Komplikationen). Die Chromosomenanalyse ergibt den Nachweis einer isolierten Translokation t(8;21) mit dem RUNX1-RUNX1-(= AML1-ETO-) Rearrangement, sodass für den Patienten eine intensive Induktions- und Konsolidationschemotherapie geplant wird. Nach Erreichen einer hämatologischen kompletten Remission wird die MRDDiagnostik anhand der Durchflusszytometrie und der Realtime-PCR auf das RUNX1-RUNX1-Rearrangement durchgeführt. Beide Methoden verzeichnen nach wenigen Monaten ein erfreuliches Ansprechen auf die Therapie bzw. doku-

mentieren MRD-Negativität. Eine allogene Stammzelltransplantation in erster kompletter Remission ist bei diesem Patienten somit nicht erforderlich.

Identifikation von Targets für Immuntherapien Eine besondere Herausforderung ergibt sich in der durchflusszytometrischen Verlaufsdiagnostik akuter Leukämien durch neue immuntherapeutische Ansätze. Blinatumomab besteht aus antigenbindenen Fragmenten zweier Antikörper, die sich gegen CD19 auf der B-Zell-Oberfläche sowie gegen den T-Zell-Marker CD3 richten. Im Verlauf können resistente B-Zell-Leukämiepopulationen den Pan-B-Zellmarker CD19 durch das Phänomen einer Immun evasion verlieren. Als weiteres neues immuntherapeutisches Konzept kann Inotuzumab Ogamizin genannt werden. Dieses Antikörper-Wirkstoff-Konjugat enthält den B-Zell-Antikörper Inotuzumab, der CD22 bindet. Dieser ist über einen Linker mit dem niedermolekularen Zytostatikum Calicheamicin verbunden, das intrazellulär freigesetzt wird. Somit gewinnt die Detektion einer Expression von CD22 als Target bei akuten Leukämien der B-Linie bei Therapieresistenz oder im Rezidiv an Bedeutung. Dies ist nur ein Beispiel aus der rasch expandierenden Kaskade neuer Immuntargets in der Hämatoonkologie.

Innovationen in der durchflusszytometrischen Diagnostik Moderne Durchflusszytometer für den routinediagnostischen Einsatz ermög lichen aufgrund der Applikation einer höheren Zahl von Lasern die Kombination von bis zu 8 bis 10 Fluorochromen bzw. Antikörpern in einem Assay. Anhand der sogenannten Bulk-Lyse können höhere Zellzahlen generiert werden. Daraus resultiert insbesondere für die Verlaufsdiagnostik akuter Leukämien oder lymphoproliferativer Neo plasien (CLL, Multiples Myelom) eine höhere Sensitivität mit der Möglichkeit, wesentlich mehr Zellereignisse mit einem bei Erstdiagnose charakterisierten Leukämie-assoziierten Immunphänotyp (LAIP) zu erfassen. Somit kann die MRD-Diagnostik verbessert zur Steuerung der Therapie bei Patienten mit einer AML einbezogen werden. Internationale Arbeitsgruppen wie EuroFlow

bemühen sich um Standardisierungen der Antikörperpanel bei Erstdiagnose und im Krankheitsverlauf. Beim Multiplen Myelom stehen Konzepte des Next-Generation-Flow (NGF) für die Verwendung ausgedehnter Antikörperpanel, einen 2-Tube-8-Color- Approach, die Applikation der BulkLyse, und die automatisierte Identifikation von Zellen mit aberranten Expressionsmustern im Vergleich zu Referenzdatenbanken mit den Daten normaler Knochenmarkproben. Dies ermöglicht eine sehr hohe Sensitivität von 10(-5) bis 10(-6) insbesondere für die Verlaufsdiagnostik. Ein weiterer innovativer Ansatz wird derzeit auf seine klinische Anwendbarkeit in wissenschaftlichen Projekten geprüft: Die CyTOF-Technologie kombiniert die Durchflusszytometrie mit der Time-of-Flight-Massenspektrometrie (Abbildung 1). Diese Technik erlaubt die umfassende Einzelzellanalyse anhand weitaus grösserer Spektren von isotopgebundenen Antikörpern und unterliegt im Unterschied zur traditionellen Flowzytometrie nicht der Limitation durch spektralen Overlap. Bislang wurde diese neue Technologie nur an wenigen Zentren bzw. Forschungseinrichtungen begonnen. Zusammenfassend ist die Durchflusszytometrie in der hämatologischen und immunologischen Diagnostik angesichts der wachsenden Bedeutung der Präzisionsmedizin mit einer Fülle neuer Herausforderungen konfrontiert. Gleichzeitig erlauben die technischen Neuerungen für die Routinediagnostik eine deutliche Steigerung der Effizienz und Sensitivität. Innerhalb grösserer Kliniken oder Institute kann die interdisziplinäre Integration unterschiedlicher Durchflusszytometrie-Plattformen eine Chance sein, technische Neuerungen rascher in Synergie umzusetzen und schwierige Befunde im grösseren Rahmen zu besprechen und zuzuordnen. Beispielhaft kann die Integration hämatologischer und immunologischer Durchflusszytometrie genannt werden. Somit gewinnen interdisziplinäre Ansätze auch für die diagnostische Durchflusszytometrie an Bedeutung. Korrespondenz Veraulrike.Bacher@insel.ch Referenzen online auf sulm.ch/pipette

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NR. 5 | OKTOBER 2018

Calprotectin News Next-Generation Das neue CALEX Cap zusammen mit dem BÜHLMANN fCAL Sequencing turbo bringt Sie in das nächste (NGS) in Clinical Automationslevel der Calprotectin- Diagnostik. Genomics ®

Mit der neuen Generation CALEX® Cap, die Anfang 2018 lanciert wurde, ist es nun möglich, auch die Prä- und Postanalytik sowie den Transport der Probe zum Klinischen-Chemie-Analyser vollautomatisiert auf der Laborstrasse durchführen zu lassen. Dies beinhaltet die Zentrifugation, das Decapping, aber auch das Recapping oder die Lagerung in einem Cold-StorageModul, falls gewünscht. Mit dem einzigartigen Paket von BÜHLMANN (CALEX® Cap und fCAL® turbo) ist es somit erstmals möglich, die fäkale Calprotectin-Diagnostik wirklich vollautomatisiert und absolut identisch zur Serum- oder Urindiagnostik im Core-Lab abzuarbeiten, mit einer Hands-on-Time, die um etwa 70% reduziert wird. Das neue CALEX® Cap wurde von mehreren Anbietern validiert, und erste Kunden sind bereits erfolgreich in der Routine auf ihren Laborstrassen. Sie sprechen von einer sehr grossen Vereinfachung und von einem ganz neuen Automationslevel der Calprotectin-Diagnostik. Mit dem CALEX® Cap Patient Col lection Set, das in Kürze auf den Markt kommen wird, kann zudem die Stuhlextraktion direkt vom Patienten durchgeführt werden. Dank der absoluten Dichtigkeit und der Transportfähigkeit des CALEX® Cap kann der Patient dieses im Anschluss direkt per Post ins Labor senden. Noch einfacher und schneller geht es nicht – überzeugen Sie sich selbst anlässlich einer Demo oder einer Evaluation. Für weitere Informationen:

Liquid Biopsy, eine vielversprechende, nicht invasive Methode in der Tumor diagnostik ermöglicht das Monitoring von Patienten unter Therapie. Die Blutproben werden z.B. mit NGS auf Tumor-DNA getestet. Somit können resistente Mutationen rechtzeitig erkannt und die Behandlung laufend optimiert werden. Seraseq™ ctDNA Complete™ Referenzmaterial erleichtert die Assay-Validierung sowie die QC für die Detektion von Fusionsgenen, CNVs und SVs. Von der DNA-Extraktion bis zur bioinformatischen Auswertung kann somit jeder Schritt verifiziert werden.

Les biopsies liquides non invasives sont très utilisées dans le diagnostic des tumeurs. En effet, l’analyse NGS d’ADN tumoraux circulants (ctDNA) à partir d’un simple échantillon de sang permet d’identifier les mutations résistantes d’un patient et donc l’optimisation de sa thérapie. Le Seraseq™ ctDNA Complete™ Reference Material facilite la validation et le contrôle de qualité pour la détection des gènes de fusion, CNV et SV. L’exactitude et la cohérence des données y sont vérifiables tout au long des protocoles.

Für weitere Informationen:

MAR EK DE UTCPALTAI O CN E

AnämieDiagnostik zum Durchstarten! Roche – Voraus durch Innovation und Kompetenz Anämie ist ein globales Problem der öffentlichen Gesundheit. Weltweit sind ungefähr 25% der Bevölkerung davon betroffen. Höchste Prävalenz zeigen Kleinkinder und Frauen im gebärfähigen Alter. Die Anämie ist ein Krankheitssymptom, bei dem die grundlegende Ätiologie abgeklärt werden sollte. Da die Symptome sehr unspezifisch sind, ist es notwendig, klare und reproduzierbare Testergebnisse zu bekommen. Roche unterstützt Sie mit Kompetenz durch die mehrfachbewährte ECL-Technologie und mit dem gesamten Testportfolio in der Immunologie. Die Tests bieten Ihnen konsistent hohe Assay-Präzisionen mit klaren Testergebnissen und hoher Lot-zu-Lot-Vergleichbarkeit. Roche ist auch Ihr Partner, wenn es um Innovationen geht. Das kürzlich neu lancierte Hämatologiesystem cobas m 511 hilft Ihnen einfach, schnell und klar die erste Diagnose der Anämie zu stellen. Mittels der bahnbrechenden Bloodhound®-Technologie ist der cobas m 511 erstmals in der Lage, die hämatologische Analyse standardisiert durchzuführen. Zudem haben Sie zum Beispiel die Möglichkeit, quantitative und qualitative Resultate auf einem Bildschirm anzuzeigen und damit das gesamte hämatologische Bild zur Beurteilung vor sich zu haben. Um die Ursachen und Folgen der Anämie zu verstehen, ist ein umfassendes Portfolio unabdingbar. Hämatologie und Biochemie von Roche ergänzen einander optimal. Sie geben Auskunft über das verfügbare Eisen, den Eisenbedarf sowie die Erythropoese-Aktivität. Erst die Kombination der Tests ermöglicht eine Differenzialdiagnose. Für weitere Informationen:

BÜHLMANN Laboratories AG Baselstrasse 55 4124 Schönenbuch Switzerland Tel. 061 487 12 12 Fax 061 487 12 34 info@buhlmannlabs.ch www.buhlmannlabs.ch

RUWAG Handels AG Bielstrasse 52, CH-2544 Bettlach Telefon +41 32 644 27 27 Fax +41 32 644 27 37 E-Mail order@ruwag.ch www.ruwag.ch

Roche Diagnostics (Schweiz) AG Industriestrasse 7, 6343 Rotkreuz Telefon 041 799 61 00 E-Mail info.rdch@roche.com www.roche-diagnostics.ch/anaemien

Vorgaben für die Einreichung der Texte erhalten Sie bei | Pour des informations con cernant la soumission des textes, veuillez contacter: Inserate@staempfli.com

ED N EW UC SA T I O N

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NR. 5 | OKTOBER 2018

Carlo Largiadèr 1

Revolution drives evolution – from measuring to understanding! Die Entwicklung von analytischen Verfahren hat seit einigen Jahren den «sanften» Weg einer Evolution in kleinen Schritten verlassen. In welcher Form die neuen Omics-Technologien, die rasanten Fortschritte in der Bioinformatik («Big Data») und die Miniaturarisierung die heutige Labor medizin revolutionieren werden, ist noch offen. In bestimmten Bereichen halten diese Entwicklungen bereits Einzug in die labormedizinische Praxis, wie zum Beispiel die Liquid Biopsy in der Krebsdiagnostik. Das wissenschaftliche Programm der Jahrestagung der Schweizerische Gesellschaft für Klinische Chemie (SGKC) legt einen Schwerpunkt auf aktuelle Themen dieser beginnenden Revolution in der Labormedizin (Precision Medicine, Liquid Biopsy, Companion Diagnostics, Big Data, E-Health). Zusätzlich werden an der Tagung aktuelle Themen aus der labormedizinischen Praxis in fort- und weiterbildungsorientierten Veranstaltungsblöcken behandelt. Ein besonderer Schwerpunkt wird auf die pädiatrische und geriatrische Diagnostik gelegt. Der Kongress, der unter dem Motto «Revolution drives evolution – from measuring to understanding» stattfinden wird, ist am Donnerstag, 15. November, und am Freitag, 16. November 2018, in der EVENTfabrik in Bern geplant. Das Organisationskomitee hat sich bei der Programmgestaltung bewusst gegen Parallelsessions entschieden, um allen Teilnehmenden den Besuch des gesamten wissenschaftlichen Programms zu ermöglichen. Am Donnerstag, 15. November, wird der Kongress mit der Keynote Lecture zum Thema Präzisionsmedizin eröffnet. Anschliessend folgen weitere Vorträge zu den Themen Liquid Biopsy und Companion Diagnostics. Am Nachmittag findet als Hauptprogrammpunkt

die fort- und weiterbildungsorientierte Vortragsreihe zu aktuellen Themen in der pädiatrischen Diagnostik statt. Der erste Kongresstag endet mit dem Kongressdinner in den Räumlichkeiten der EVENTfabrik. Der zweite Tag, Freitag, 16. November, befasst sich zunächst mit neuen innovativen Anwendungen moderner Technologien, wie zum Beispiel der Echtzeitanalyse von Metaboliten in der Ausatmungsluft mittels sekundäre Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (SESIMS). Diesem Blick in die Zukunft folgt eine Vortragsreihe zu aktuellen Themen der geriatrischen Labordiagnostik. Am Mittag findet die Generalversammlung der SGKC statt, und im Anschluss befasst sich am Nachmittag die dritte wissenschaftliche Session des Tages mit dem Thema EHealth und seiner Bedeutung für die Labormedizin. Die zweite Keynote Lecture zum Kernthema, Revolution drives evolution, bildet den letzten Höhepunkt des wissenschaftlichen Programmes der Jahresversammlung.

Arbeiten einem grösseren Fachpublikum zu präsentieren. Zu diesem Zweck sind Zeitfenster für geführte Poster Sessions sowie für die mündliche Präsentation ausgewählter Beiträge vor dem Plenum eingeplant. Willkommen sind alle Beiträge zu Themen der Labormedizin. Die drei besten Poster und der beste Vortrag werden prämiert und erhalten attraktive Preise. Im Anschluss an die Jahrestagung findet am Samstag, 17. November die Berner Tagung der labmed (Sektion Bern) in den gleichen Räumlichkeiten statt. Das Programm der beiden Veranstaltungen wurde thematisch abgestimmt und eröffnet so die Möglichkeit, am nächsten Tag weitere interessante Vorträge zu den Haupthemen unseres Kongresses zu besuchen. Dieses attraktive und breitgefächerte Programm dürfte auch Sie interessieren. Herzlich willkommen am Kongress 2018 der SGKC in Bern! Korrespondenz Carlo.Largiader@insel.ch

Wo ist der Nachwuchs? Einen besonderen Schwerpunkt legen wir an diesem Kongress auf die aktive Einbindung unseres wissenschaftlichen Nachwuchses. Ihm soll die Möglichkeit geboten werden, sich aktiv am Kongress zu beteiligen und seine

WILLKOMMEN IN BERN SGKC / SSCC Jahrestagung 2018 15.-16. November EVENTfabrik, BERN www.sgkc2018.ch

Willkommen zur: -- SGKC-Jahrestagung am Donnerstag, 15. und Freitag 16. November. -- Berner Tagung 2018 von labmed am Samstag, 16. November: same place, same topic.

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E D U C ANTEI W ON S

NR. 5 | OKTOBER 2018

Carlo Largiadèr 1

Pour nos amis francophones: bienvenue au congrès annuel de la SSCC à Berne. Le développement des procédures analytiques a, au cours des dernières années, quitté peu à peu le chemin « tranquille » de l’évolution. Sous quelle forme les technologies en « -omique », les progrès rapides de la bio-informatique (« big data ») et la miniaturisation vont-ils révolutionner la médecine de laboratoire actuelle, cela reste à définir. Dans certains domaines, ces développements se généralisent dans la pratique de la médecine de laboratoire, comme par exemple la biopsie liquide dans les diagnostics de cancer. Le programme scientifique du congrès annuel de la Société Suisse de Chimie Clinique (SSCC) met l’accent sur les thèmes actuels de cette révolution qui s’amorce dans la médecine de laboratoire (médecine de précision, bio psie liquide, diagnostics compagnons, big data, e-Health). Par ailleurs seront traités au cours de ce congrès des thèmes actuels issus de la pratique de la médecine de laboratoire au cours de sessions dans l’esprit d’une formation complémentaire et continue. Un accent particulier sera mis sur le diagnostic pédiatrique et sur le diagnostic gériatrique. Le congrès se tiendra le jeudi 15 novembre et le vendredi 16 novembre 2018 à l’EVENTfabrik de Berne. Lors de l’établissement du programme, le comité d’organisation a délibérément choisi de ne pas prévoir de sessions parallèles afin de permettre à tous les participant(e)s de suivre l’intégralité du programme scientifique. Le jeudi 15 novembre, le congrès s’ouvrira par une conférence principale sur le thème de la médecine de précision. Viendront ensuite des exposés sur les thèmes de la biopsie liquide et des diagnostics compagnons. L’après-midi, le point principal du programme comprendra une série d’exposés dans l’esprit d’une formation complémentaire et continue traitant de thèmes actuels autour du diagnostic en pédiatrie. La première journée du congrès se terminera par le dîner du congrès dans l’enceinte de l’EVENTfabrik. La deuxième journée, le vendredi 16 novembre, traitera des dernières applications innovantes des nouvelles technologies, comme par exemple l’analyse en temps réel des métabolites dans l’air expiré par spectrométrie de masse à ionisation secondaire par électronébuliseur (ESI-MS). Cette vision du futur sera suivie d’une

série d’exposés sur le thème actuel du diagnostic en laboratoire des pathologies gériatriques. A midi aura lieu l’assemblée générale de la SSCC. Elle sera suivie l’après-midi de la troisième session scientifique de la journée sur le thème de l’e-Health et de sa signification pour la médecine de laboratoire. La deuxième conférence principale sur le thème général «La révolution dirige l’évolution» constituera le dernier temps fort du programme scientifique de ce congrès annuel.

Où est la relève? Au cours de ce congrès, nous insisterons particulièrement sur l’intégration active de la relève au plan scientifique. Celle-ci se verra offrir la possibilité de participer activement à ce congrès et de présenter ses travaux à un large public de spécialistes. A cet effet, des créneaux horaires seront prévus pour des présentations de panneaux guidées ainsi que pour la présentation orale de contributions sélectionnées devant l’assemblée plénière. Toutes les contributions sur le thème de la médecine de laboratoire sont les bienvenues. Les trois meilleurs panneaux et le meilleur

exposé seront primés et recevront des prix intéressants. Après le congrès annuel se tiendra le samedi 17 novembre le congrès bernois de labmed (section de Berne) dans la même enceinte. Le programme de ces deux manifestations a été harmonisé au niveau des thèmes et offre donc la possibilité le lendemain d’assister à d’autres exposés intéressants concernant le thème principal de notre congrès. Correspondance Carlo.Largiader@insel.ch

Wie effektiv ist personalisierte Medizin?

Vorher wissen, was wirkt. Jeder Mensch ist ein Individuum. Die optimale Wirksamkeit der Medikamente in der Therapie ist lebenswichtig und oft langwierig. Pharmakogenetik ermöglicht eine genaue Vorhersage über die Wirkung. So funktioniert die individuelle Behandlung im Sinne des Patienten. Stark in der Diagnostik mit neuen Methoden. Fragen Sie uns.

Mehr zur Pharmakogenetik Im Riport 86, Download unter www.risch.ch

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