UEF Bulletin 2016

In Zukunft kann Krebs durch seinen Geruch diagnostiziert werden, und Polyamine können der Schlüssel zu neuen Diagnosen sein.

Viele Studien haben ergeben, dass Krebs einen ausgeprägten Geruch hat. Hunde können trainiert und elektronische Nasen programmiert werden, um Krebs durch Riechen von Patientenproben zu erkennen, aber es gibt immer noch keine Gewissheit darüber, was genau den Geruch verursacht.

Laut Professor Jouko Vepsäläinen (auf dem Foto oben) kann die Antwort Polyamine sein., Sie sind eine Gruppe von Molekülen, die eine wichtige Rolle bei Zellwachstum, Proliferation und Differenzierung spielen. Eine erhöhte Zellproliferation und erhöhte Polyaminspiegel sind typisch für Krebs. Außerdem riechen Polyamine tatsächlich schlecht.

Vepsäläinen beschäftigt sich seit fast 20 Jahren mit der Rolle von Polyaminen bei Krebs mit anderen UEF-Pionieren auf diesem Gebiet, Professor Leena Alhonen und dem verstorbenen Professor Juhani Jänne., In jüngerer Zeit und mit der strategischen Finanzierung der Universität hat sich seine Wet Chemistry Alliance-Gruppe an der School of Pharmacy mit Forschern in Tampere und Helsinki zusammengeschlossen, um eine Krebsdiagnostik zu entwickeln, die möglicherweise auf den Polyaminprofilen der Patienten basiert. Um die Funktion und das Potenzial von Polyaminen besser zu verstehen, entwickelt seine Gruppe die Analyse und Synthese von Polyaminen und sucht nach neuen therapeutischen Zwecken für Arzneimittel, die den Polyaminstoffwechsel beeinflussen.,

Der Geruch von Krebs wird durch eine Mischung von flüchtigen Verbindungen verursacht, die mühsam und kostspielig sind, um mit traditionellen Analytik zu identifizieren. Die Gruppe von Vepsäläinen hat eine schnellere Methode auf der Basis von Flüssigchromatographie und Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) entwickelt, mit der eine Vielzahl von Polyaminen gleichzeitig analysiert werden kann.

Urine Proben gemessen werden, die durch LC-MS/MS unter Verwendung der spezifischen Ionen pro polyamine, visualisiert als peaks im Chromatogramm.,

Neben allen in menschlichen Zellen üblichen Polyaminen synthetisierte die Gruppe als weltweit erste ihre Deuterium-markierten Gegenstücke, die als interne Standards in der Analyse verwendet werden und für eine genaue quantitative Polyaminprofilierung und damit den Nachweis von Krebs aus den Urinproben der Patienten erforderlich sind.

„Wir konnten Prostatakrebs von gutartiger Prostatavergrößerung unterscheiden, Eierstockkrebs erkennen und anhand von Polyaminprofilen feststellen, in welchem Stadium sich der Krebs befindet“, sagt Vepsäläinen.

“ Als nächstes planen wir, Proben von anderen häufigen Krebsarten zu analysieren.,“

Durch die Anwendung der Ergebnisse auf eine elektronische Nase konnte die Gruppe von Dr. Niku Oksala an der Universität Tampere Prostatakrebs sowohl anhand von Uringeruchsprofilen als auch anhand des üblichen PSA-Tests aus Blut erkennen.

“ Unsere Analysen sind für den klinischen Einsatz noch nicht machbar, aber ein tragbarer eNose hat ein großes Potenzial in der Früherkennung, Diagnostik und Nachsorge von Krebs. Es könnte eine frühere Diagnostik und damit ein besseres Ergebnis vieler Krebsarten ermöglichen und den Bedarf an teuren Tests und Biopsien verringern“, sagt Vepsäläinen.,

Eine elektronische Nase kann jedoch einzelne Verbindungen nicht erkennen, nur ein Geruchsmuster basierend auf bereitgestellten Daten. Mehr Forschung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass das, was es erkennt, tatsächlich Polyamine sind, und um es zu trainieren, Polyaminprofile bei verschiedenen Krebsarten zu erkennen.

Hier kommen Hunde zur Rettung. In Zusammenarbeit mit dem Dogrisk-Projekt von Docent Anna Hielm-Björkman an der Universität Helsinki erhalten Hunde, die zum Nachweis von Krebs aus Urinproben ausgebildet wurden, Proben mit synthetisierten Polyaminen, die krebsartige Polyaminprofile imitieren., „Wenn die Hunde diese Proben pflücken, können wir ziemlich sicher sein, dass Polyamine den Geruch verursachen.“

Ihr Fokus auf Hunde, Hielm-Björkman zeigt, dass Hunde Krebsproben einen zusätzlichen Nutzen in der Forschung haben. – Lebensmittel enthalten auch Polyamine, aber bei Hunden ist es einfach, die Auswirkungen verschiedener Lebensmittelprodukte auf den Polyaminspiegel zu beseitigen, indem sie alle auf einer ähnlichen Diät gehalten werden.

Die Entwicklung der Polyaminanalytik sowie die umfangreiche Synthese und Deuterium-Kennzeichnung von Polyaminen auf dem Kuopio Campus ist das Ergebnis der mehrjährigen Arbeit von Dr. Merja Häkkinen., Die Forschungsgruppe hat bereits Anfragen von internationalen pharmazeutischen Interessengruppen erhalten, die bereit sind, die Moleküle für ihren eigenen Forschungsgebrauch zu kaufen.

Häkkinen weist darauf hin, dass Polyamine nicht nur in der Diagnostik, sondern auch bei der Beurteilung des Ansprechens der Patienten auf die Behandlung wichtige Marker sein können. – In den von uns analysierten Proben haben sich die Polyaminprofile von Krebspatienten vor und nach der Operation unterschieden.

Die Anwendungen der Polyaminprofilierung reichen von verschiedenen Krebsarten bis hin zu vielen anderen Krankheiten, bei denen veränderte Polyaminspiegel beobachtet wurden, wie z. B. Harnwegsinfektionen., Sie treten häufig bei älteren Menschen auf und können bei älteren Menschen Verhaltenssymptome hervorrufen, die mit Demenzsymptomen verwechselt werden können.

– In einigen Jahren können Harnwegsinfektionen innerhalb weniger Minuten bei dem Patienten zu Hause mit einer elektronischen Nase diagnostiziert werden, prognostiziert Docent Tuomo Keinänen, der auch in der Gruppe von Vepsäläinen arbeitet.

Neben der Gesundheitsversorgung können Polyaminmessungen der Lebensmittelindustrie zugute kommen., – In lebenden Fischtransporttanks könnten beispielsweise kleine Änderungen des Polyaminspiegels dazu beitragen, tote Fische zu erkennen, die sonst die gesamte Menge kontaminieren würden, sagt Keinänen.

– Der Polyaminstoffwechsel als Ziel der medikamentösen Behandlung ist ein weiterer Forschungsbereich, in dem derzeit viel passiert. Viele Medikamente, die klinisch für andere Zwecke verwendet werden, haben einen Einfluss auf die Polyaminfunktionen, was sie bei der Behandlung von Krebs oder anderen Krankheiten, auf die sie ursprünglich nicht abzielten, nützlich machen kann.,

Zum Beispiel hat die Gruppe ein Polyamin-Ziel für Metformin identifiziert, ein Diabetes-Medikament, das jetzt Anti-Krebs-Potenzial zeigt. – Es braucht viel Zeit und Geld, um völlig neue Medikamente zu entwickeln, während es viel schneller und billiger ist, nach neuen Zwecken für bewährte Medikamente zu suchen, die bereits auf dem Markt sind.

Text: Ulla Kaltiala Fotos: Raija Törrönen