Universiẗat, Diss., 2006--Frankfurt (Main).

Tübingen, Univ., Diss., 2003.

Universiẗat, Diss., 2004--Freiburg (Breisgau). / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2003.

In this thesis eight robust and reliable LC-MS/MS methods were developed and validated to analyze atorvastatin, clopidogrel, furosemide, itraconazole, loratadine, naproxen, nisoldipine and sunitinib in human plasma. The active metabolites 2-hydroxyatorvastatin, 4-hydroxyatorvastatin, hydroxyitraconazole, descarboethoxy-loratadine, 4-hydroxynisoldipine and N-desethylsunitinib were also included in the corresponding methods. Due to the different physical, chemical and pharmacokinetic properties of the analytes a wide spectrum regarding sample preparation techniques, chromatography and mass spectrometric detection was covered. Protein precipitation methods were developed for furosemide, itraconazole, naproxen, nisoldipine and sunitinib. Liquid-liquid extraction methods were developed for atorvastatin, clopidogrel and loratadine. Criteria to choose protein precipitation or liquid-liquid extraction were the final plasma concentrations of the drugs, which are mainly dependant on the dose, bioavailability and t1/2 and of course cost-effectiveness. Altogether, the methods have a concentration range from 0.001 ng/mL (LLOQ of clopidogrel) to 50000 ng/mL (highest calibration point for naproxen), covering 5 x 107 orders of magnitude. The runtime of the methods ranged from 2 to 4 minutes, facilitating a high sample throughput. All developed methods were validated according to recent guidelines as they were used to analyze sampes from clinical trials. Excellent linearity, intra-day and inter-day precision and accuracy were observed in the validated calibration ranges. Hemolyzed, lipemic and different batches of human plasma as well as sample dilution did not affect the determiantion of the analytes. Clopidogrel, loratadine, nisoldipine and sunitinib and if available their metabolites were subjected to a matrix effect test, resulting in no influence of different batches of human plasma on the analytical methods. Noteworthy is clopidogrel that shows a slight effect on one of the two used mass spectrometers. However, that effect was reproducible and did therefore not affect clopidogrel determination. No evidence of instability during chromatography, extraction and sample storage processes for all analytes except 4-hydroxyatorvastatin was found, for which a significant decrease was observed after three months. During incurred sample reanalysis of study samples 95 % of the samples were within ±15 % with respect to the first analysis. Moreover, the atorvastatin, loratadine and clopidogrel method were compared on two generations of triple quadrupole mass spectrometers, the API 3000™ and the API 5000™. The new ion source and the changes in the ion path of the API 5000™ provided higher sensitivity, the extend depending on the substance. However, the API 3000™ had very good precision in the performed system comparison. The validated methods showed excellent performance and quality data during routine sample analysis of eight clinical trials. Moreover, they are suitable for high sample throughput due to their short run times. / In dieser Dissertation wurden acht robuste und verlässliche LC-MS/MS-Methoden zur Analyse von Atorvastatin, Clopidogrel, Furosemid, Itraconazol, Loratadin, Naproxen Nisoldipin und Sunitinib in Humanplasma entwickelt und validiert. Außerdem enthalten die Methoden die aktiven Metaboliten 2-Hydroxyatorvastatin, 4-Hydroxyatorvastatin, Hydroxyitraconazol, Descarboethoxyloratadin, 4-Hydroxynisoldipin und N-Desethylsunitinib. Wegen der unterschiedlichen physikalischen, chemischen und pharmakokinetischen Eigenschaften der Analyten, deckt diese Arbeit ein weites Spektrum bezüglich Probenaufarbeitung, Chromatographie und Massenspektrometrie ab. Präzipitationsmethoden wurden für Furosemid, Itraconazol, Naproxen, Nisoldipin und Sunitinib entwickelt. Flüssig-flüssig-Extraktionen wurden für Atorvastatin, Clopidogrel und Loratadin entwickelt. Kriterien für die Auswahl von Präzipitation oder Extraktion waren die erwartete Plasmakonzentration, die im Wesentlichen von der Dosis, Bioverfügbarkeit und Halbwertszeit abhängig ist, und natürlich Kosteneffektivität. Insgesamt erstrecken sich die Methoden über einen Kalibrierbereich von 0.001 ng/mL (LLOQ von Clopidogrel) bis zu 50000 ng/mL (HLOQ von Naproxen), das entspricht 5x107 Größenordnungen. Die Laufzeiten pro Probe liegen im Bereich von zwei bis vier Minuten, was einen sehr hohen Probendurchsatz ermöglicht. Alle in dieser Arbeit entwickelten Methoden wurden gemäß aktueller Richtlinien (FDA, GLP) validiert und verwendet um Proben aus Pharmakokinetikstudien zu analysieren. Ausgezeichnete Linearität, Präzision und Genauigkeit zeichnen diese Methoden aus. Hämolysiertes, lipämisches und verschiedene Batches von Humanplasma, sowie Vorverdünnung hatten bei keiner Methode Einfluss auf die Bestimmung der Analyten. Clopidogrel, Loratadin, Nisoldipin und Sunitinib und gegebenenfalls deren Metabolite wurden einem Matrix-Effekt-Test unterzogen. Dabei wurde festgestellt, dass keine der Methoden durch die Probenmatrix beeinflusst wurde. Erwähnenswert ist Clopidogrel, da an einem der Massenspektrometer ein leichter Effekt beobachtet werden konnte, der sich auf alle untersuchten Matrices gleich auswirkte und somit keinen Einfluss auf die gesamte Methode hatte. Weiterhin fand sich bei keiner der untersuchten Substanzen ein Hinweis auf Instabilität während der Probenlagerung, -aufarbeitung und -messung, außer bei 4-Hydroxyatorvastatin, dessen Konzentration nach drei Monaten signifikant abnahm. Während der Reanalyse von Studienproben (incurred samples) lagen über 95 % der Proben innerhalb von ±15 % im Vergleich zur ersten Messung. Außerdem wurden die Methoden zur Bestimmung von Atorvastatin, Loratadin und Clopidogrel an zwei Generationen von Massenspektrometern verglichen, nämlich dem API 3000™ und dem API 5000™. Die neue Ionenquelle und die Verbesserungen im Ionenpfad beim API 5000™ ermöglichten - abhängig von der analysierten Substanz - höhere Sensitivität. Allerdings konnte das API 3000™ bei den durchgeführten Experimenten mit einer hohen Präzision aufwarten. Die validierten Methoden zeigten im Alltagbetrieb bei der Messung von acht klinischen Studien hervorragende Performance und Qualitätsdaten. Darüber hinaus sind die Methoden aufgrund ihrer kurzen Laufzeiten ideal für Messungen die einen hohen Probendurchsatz erfordern.

Die biochemische Diagnostik von Phäochromozytomen und Paragangliomen (PPGL) basiert auf einem gesteigerten Katecholaminmetabolismus in dessen Folge es zu erhöhten Plasmametanephrinkonzentrationen (Normetanephrin NMN und/oder Metanephrin MN) kommt. Die variable endokrine Aktivität der Tumoren sowie Hormonzentrationen im Nanomol-pro-Liter-Bereich stellen hohe Anforderungen an analytische Messmethoden. Nicht oder spät diagnostizierte PPGL können lebensbedrohliche katecholaminerge Krisen verursachen. Demzufolge sind präzise Nachweisverfahren und validierte Messmethoden für die biochemische Diagnostik unerlässlich. Inwiefern die Messverfahren enzymgekoppelter Immunoassay (EIA) und Flüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) zur Analyse von Plasmametanephrinen in gleichem Maße geeignet sind, ist aufgrund der kontroversen Studienlage unklar. Hierfür wurde eine Substudie im Rahmen der prospektiven monoaminproduzierenden Tumor (PMT)-Studie an fünf europäischen Zentren durchgeführt. Es wurden 341 Patienten (174 Männer, 167 Frauen), darunter 54 Patienten mit PPGL eingeschlossen. Die Blutproben wurden unter Standardbedingungen entnommen und mit beiden Messmethoden in spezialisierten Zentren analysiert. Für den EIA zeigte sich ein negativer Bias von 60% für NMN und 39% für MN. Dieser führte unter Verwendung oberer Grenzwerte nach Herstellerangaben zu einer Sensitivität von 74,1% und einer Spezifität von 98,9%. Für LC-MS/MS wurde eine signifikant höhere Sensitivität von 98,1% und eine Spezifität von 99,7% gezeigt. Die Berechnung der area under the curve (AUC) im Zuge der receiver-operating-characteristic (ROC)-Kurven-Analyse indizierte jedoch eine vergleichbar hohe diagnostische Testleistung für EIA (0,993) und LC-MS/MS (0,985). Durch eine Bias-korrigierte Grenzwertoptimierung stieg die Sensitivität des EIAs auf 96,2% bei einer Spezifität von 95,1% und führte dadurch zu einer vergleichbaren diagnostischen Testqualität wie LC-MS/MS. Fazit: Bei diesem kommerziell erhältlichen EIA resultiert die Verwendung oberer Grenzwerte nach Herstellerangaben in einer insuffizienten Sensitivität. Dies birgt das Risiko, Patienten mit PPGL nicht zu diagnostizieren. Eine Rekalibrierung des EIAs sowie eine Validierung der Referenzintervalle sind erforderlich. / Context: Reports conflict concerning measurements of plasma metanephrines for diagnosis of pheochromocytomas/paragangliomas (PPGL) by immunoassays compared to other methods. Objective: To compare the performance of a commercially available enzyme-linked immunoassay (EIA) with liquid chromatographic tandem mass spectrometric (LC-MS/MS) measurements of metanephrines to diagnose PPGLs. Design: Sub-study of a prospective, multicenter trial to study the biochemical profiles of monoamine-producing tumors Patients: Patients included 174 males and 167 females with suspected PPGL (median age 54 years), of whom 54 had confirmed PPGL. Interventions: Plasma metanephrines were measured by EIA and LC-MS/MS, each in a specialized laboratory. Results: Plasma normetanephrine and metanephrine were measured 60% and 39% lower by EIA than by LC-MS/MS. Using upper cut-offs stipulated for the EIA, diagnostic sensitivity was only 74.1% at a specificity of 99.3%. In contrast, use of similar cut-offs for metanephrine and overall lower age-adjusted cutoffs for normetanephrine measured by LC-MS/MS returned a diagnostic sensitivity and specificity of 98.1% and 99.7%. Areas under receiver-operating characteristic curves, nevertheless, indicated comparable diagnostic performance of the EIA (0.993) and LC-MS/MS (0.985). Diagnostic sensitivity for the EIA increased to 96.2% with minimal loss in specificity (95.1%) following use of cut-offs for the EIA adapted to correct for the negative bias. Conclusions: EIA underestimates plasma metanephrines and diagnostic sensitivity is poor using commonly stipulated cut-offs, resulting in high risk for missing patients with PPGLs. Correction of this shortcoming can be achieved by appropriately determined cut-offs resulting in comparable diagnostic performance of EIA and LC-MS/MS assays.

Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss., 2008

Zugl.: Hamburg, Univ., Diss., 2008

Cell culture models are helpful tools to study inflammatory diseases, like rheumatoid arthritis (RA), osteoarthritis (OA), arteriosclerosis or asthma, which are linked to increased matrix metalloproteinase (MMP) activity. Such cell culture models often focus on the secretion of cytokines and growth factors or the direct effects of disease on tissue destruction. Even though the crucial role of MMPs in inflammatory diseases is known, the results of MMP studies are contradictious and the use of MMPs as biomarkers is inconsistent. MMPs play an important role in disease pathology, as they are involved in elastin degradation in the walls of alveoli in chronic obstructive pulmonary disease (COPD), tumor angiogenesis and metastasis and in cartilage and bone degradation in arthropathies. In RA and OA MMPs are secreted by osteocytes, synoviocytes, and by infiltrating immune cells in response to the increased concentration of inflammatory mediators, like growth factors and cytokines. MMPs are zinc and calcium-dependent proteinases and play an important role in physiological and pathological extracellular matrix (ECM) turn over. Their substrate specificity gives them the ability to degrade all major ECM components, like aggrecan, elastin, gelatin, fibronectin and all types of collagen even the triple helix of collagen monomers. The ECM consists of two large three-dimensional cross-linked macromolecule classes: one are fibrous proteins, like collagen and elastin fibers that are responsible for ECM’s structure, tensile strength, resiliency, reversible extensibility, and deformability and the second class is comprised of proteoglycans composed of glycosaminoglycan (GAG) chains covalently attached to protein cores that are multifunctionally involved in signaling pathways and cell interactions. ECM is present within all tissues and organs and changes in ECM structure contribute to pathogenesis, e.g. wounded and fibrotic tissue, COPD or tumours. This thesis primarily focuses on the development of a diagnostic peptide system, that enables to gain information on MMP activity from ECM by deploying the isobaric mass encoding strategy. The core element of the developed system is an isotopically labelled peptide sequence (mass tag), that is released in response to elevated levels of MMPs and allows multiplexed detection in tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The mass reporters possess a modular structure with different functionalities. C-terminal either a transglutaminase (TG) recognition sequence or a high molecular weight polyethylene glycol (PEG) moiety was attached to immobilize the mass reporters covalently or physically at the injection site. The following matrix metalloproteinase substrate sequence (MSS) is incorporated in two different versions with different sensitivity to MMPs. The MSS were applied in pairs for relative quantification consisting of the cleavable version synthesized with natural L-amino acids and the non-cleavable D-amino acid variant. The mass tag was synthesized with isotopically labelled amino acids and is separated from the MSS by a UV light-sensitive molecule. N-terminal the mass tag is followed by a tobacco etch virus protease (TEV) sensitive sequence, that is responsible to separate the mass tag from the affinity tag, which was either the Strep-tag II sequence or biotin and were added for purification purposes. Chapter 1 presents a step-by-step protocol on how to design a mass tag family allowing for multiplexed analysis by LC-MS/MS. The multiplexing is achieved by developing an isobar mass tag family with four family members, which are chromatographically indistinguishable, but due to the mass encoding principles they fragment in distinct y-type ions with a mass difference of 1 or 2 Da each in MS2. Furthermore, it is explained how to covalently attach the mass reporter peptides onto ECM by the activated calcium-catalyzed blood coagulation transglutaminase factor XIII (FXIIIa). The lysine of mass reporter’s TG sequence (D-domain of insulin-like growth factor-I (IGF-I)) and a glutamine in fibronectin are covalently crosslinked by FXIIIa and build an isopeptide bond. Elevated levels of MMP release the mass reporters from ECM by recognizing the inter-positioned MSS. The designed mass reporters were able to monitor enzyme activity in an in vitro setting with cell-derived ECM, which was shown in Chapter 2. The modular structured mass reporters were investigated in a proof of concept study. First, the different modules were characterized in terms of their MMP responsiveness and their sensitivity to TEV protease and UV light. Then the FXIIIa-mediated coupling reaction was detailed and the successful coupling on ECM was visualized by an immunosorbent assay or confocal laser scanning microscopy. Finally, the immobilized mass reporters on ECM were incubated with MMP-9 to investigate their multiplexing ability of MMP activity. The cleaved mass reporter fragments were purified in three steps and mass tags were analyzed as mix of all four in LC-MS/MS. Chapter 3 describes the change from an immobilizing system as seen in chapter 1 and 2 to a soluble enzyme activity monitoring system that was applied in an osteoarthritic mouse model. Instead of the immobilizing TG sequence the C-terminal MMS was extended with two amino acids where one holds an azide moiety to perform a strain-promoted azide-alkyne cycloaddition to a high molecular weight dibenzocyclooctyne-polyethylene glycol (DBCO-PEG), which was chosen to retain the mass reporters at the injection site. Furthermore, the N-terminal affinity tag was extended with a 2.5 kDa PEG chain to increase the half-life of the mass reporter peptides after MMP release. The systems biocompatibility was proved but its enzyme monitoring ability in an in vivo setting could not be analyzed as samples degraded during shipping resulting from the Chinese customs blocking transport to Germany. In summary the diagnostic peptide system was developed in two variants. The immobilized version one from chapter 1 and 2 was designed to be covalently attached to ECM by the transglutaminase-mediated cross-linking reaction. In an in vitro setting the functionality of the mass reporter system for the detection of MMP activity was successfully verified. The second variant comprises of a soluble mass reporter system that was tested in an OA mouse model and showed biocompatibility. With these two designed systems this thesis provides a flexible platform based on multiplexed analysis with mass-encoded peptides to characterize cell culture models regarding their MMP activity, to deploy cell-derived ECM as endogenous depot scaffold and to develop a mass tag family that enables simultaneous detection of at least four mass tags. / Zellkulturmodelle sind hilfreiche Werkzeuge, um entzündliche Krankheiten, wie rheumatoide Arthritis (RA), Osteoarthritis (OA), Arteriosklerose und Asthma, die mit einer erhöhten Aktivität von Matrixmetalloproteinasen (MMPs) verbunden sind, zu untersuchen. Viele Zellkulturmodelle fokussieren sich hauptsächlich auf die Sekretion von Zytokinen und Wachstumsfaktoren oder die direkten Effekte der Entzündung auf die Gewebezerstörung. Obwohl die zentrale Rolle der MMPs in entzündlichen Erkrankungen bekannt ist, wird die Untersuchung von MMPs in diesen Zellkulturmodellen vernachlässigt. MMPs spielen eine wichtige Rolle in der Krankheitsentstehung, da sie am Abbau von Elastin in den Wänden der Alveolen bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), an der Gefäßneubildung und Metastasenbildung von Tumoren und an Knorpelabbau und Knochenzerstörung in Gelenkerkrankungen beteiligt sind. In RA und OA werden MMPs von Osteozyten, Synoviozyten und infiltrierenden Immunzellen als Antwort auf erhöhte Konzentrationen an entzündlichen Mediatoren, wie Wachstumsfaktoren und Zytokinen, sekretiert. MMPs sind Zink- und Calcium-abhängige Proteinasen, die eine wichtige Rolle beim physiologischen und pathologischen Turnover der extrazellulären Matrix (EZM) spielen. Ihre Substratspezifität verleiht ihnen die Fähigkeit alle Hauptkomponenten der EZM, wie Aggrecan, Elastin, Gelatin, Fibronectin und alle Typen des Kollagens, sogar die dreifach-Helix der Kollagenmonomere, abzubauen. Die EZM besteht aus zwei großen, drei-dimensional vernetzten Makromolekülklassen: zu der ersten Klasse zählen die faserigen Proteine, wie Kollagen- und Elastinfasern, die für die Struktur der EZM, ihre Zugfestigkeit, Elastizität, reversible Dehnbar- und Verformbarkeit verantwortlich sind und zur zweiten Klasse gehören die Proteoglykane, die aus Glykosaminoglykanketten (GAG), die kovalent an Kernproteine gebunden sind, bestehen und zusammen multifunktional in Signalwege und Zellinteraktionen involviert sind. Jedes Gewebe und Organ ist mit EZM ausgekleidet und Änderungen in der EZM Struktur können zur Krankheitsentstehung beitragen, z.B. bei verletztem und fibrotischem Gewebe, COPD oder Tumoren. Diese Promotion fokussiert sich primär auf die Entwicklung eines diagnostischen Peptidsystem, das es ermöglicht durch die Anwendung der isobaren massencodierten Strategie Informationen über MMP Aktivität der EZM zu gewinnen. Eine isotopenmarkierte Peptidsequenz stellt dabei das Kernelement des entwickelten Systems dar, welche als Antwort auf erhöhte MMP Level von der EZM freigegeben wird und eine gebündelte Detektion per Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) erlaubt. Die Massenreporter besitzen einen modularen Aufbau mit unterschiedlichen Funktionalitäten. Am C-terminalen Ende wurde entweder eine Transglutaminase (TG) Erkennungssequenz oder eine hochmolekulare Polyethylenglykol (PEG) Einheit angehängt, um die Massenreporter kovalent oder physikalische am Applikationsort zu immobilisieren. Die darauffolgende eingeschobene Matrixmetalloproteinase Substratsequenz (MSS) wurde in zwei verschiedenen Versionen mit unterschiedlicher MMP Sensitivität angewendet. Die MSSs werden für die relative Quantifizierung jeweils in Paaren verwendet, wobei die spaltbare Variante mit natürlichen L-Aminosäuren synthetisiert wird und die nicht-spaltbare Sequenz mit D-Aminosäuren. Der Mass tag wird mit isotopenmarkierten Aminosäuren versehen und ist von dem MSS durch ein lichtsensitives Molekül getrennt. N-terminal des Mass tags folgt die TEV Protease-sensitive Peptidsequenz, die zur Abspaltung des Affinitäts-tags vom Mass tag eingebaut wurde. Zur Aufreinigung dient ein Affinitätstag, der entweder aus der Strep-tag II Sequenz oder Biotin besteht. In Kapitel 1 werden Schritt-für-Schritt Protokolle präsentiert, für die Gestaltung und Entwicklung einer Gruppe von isotopenmarkierten Peptiden, die eine simultane Analyse per LC-MS/MS zulassen. Die gleichzeitige Detektion wird dadurch erreicht, dass jedes Gruppenmitglied in der Summe die gleiche Molekülmasse besitzt, aber aufgrund der angewandten isobaren Isotopenmarkierungen fragmentieren diese in MS2 in spezifische y-Typ Ionen, die einen Massenunterschied von 1 oder 2 Da besitzen. Zudem wurde erklärt, wie die Massenreporter Peptide durch den aktivierten, Calcium-abhängigen Blutkoagulationsfaktor XIII (FXIIIa) kovalent an die EZM gebunden werden. Bei der enzymatischen Reaktion wird durch das Quervernetzen des Lysins der TG Aminosäuresequenz (der D-Domäne von IGF-I) der Massenreporter mit dem Glutamin der Aminosäureerkennungssequenz in Fibronectin eine Isopeptidbindung gebildet. Die Freisetzung der Massenreporter von der EZM erfolgt aufgrund des erhöhten MMP Level und geschieht durch die Spaltung der dazwischenliegenden MSS. Die entwickelten Massenreporter waren in der Lage die Enzymaktivität in einer aus Fibroblasten stammenden in vitro Umgebung aus EZM zu beobachten, was in Kapitel 2 dargestellt wird. Die modulare Struktur der Massenreporter wurde in einer Machbarkeitsstudie untersucht. Zuerst wurden die verschiedenen Module bezüglich ihrer Ansprechempfindlichkeit auf MMP und ihrer Sensitivität gegenüber der TEV Protease und UV-Licht charakterisiert. Dann wurden die vier Peptide FXIIIa-vermittelt an die EZM gekoppelt und die erfolgreiche Kopplung an EZM wurde mit Hilfe eines immunologischen Verfahrens oder konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie visualisiert. Abschließend wurden die auf der EZM immobilisierten Massenreporter mit MMP-9 inkubiert, um deren Fähigkeit der gleichzeitigen Detektion von MMP Aktivität zu untersuchen. Die abgespalteten Massenreporterfragmente wurden in drei Schritten aufgereinigt und die vier isotopenmarkierten Tags wurden als Mix mittels LC-MS/MS analysiert. Kapitel 3 beschreibt die Änderung der aus Kapitel 1 und 2 bekannten immobilisierten System zu einem löslichen System, das die Enzymaktivität in Körperflüssigkeiten bestimmen soll und in einem Mausmodell für Osteoarthritis getestet wurde. Anstelle der immobilisierenden TG Sequenz wurde der C Terminus der MSS um zwei Aminosäuren erweitert. Eine Aminosäure trägt eine Azidgruppe um eine Azid-Alkin Cycloaddition mit einem hochmolekularen PEG durchzuführen, die ausgewählt wurde, um die Massenreporter an der Injektionsstelle zurückzuhalten. Des Weiteren wurde der Affinitäts-tag mit einer 2.5 kDa PEG-Kette erweitert, um die Halbwertszeit des von MMPs freigesetzten Massenreporterpeptides zu erhöhen. Die Biokompatibilität des Systems wurde erwiesen, allerdings war es nicht möglich die MMP Aktivität in einem in vivo Model zu zeigen, da eine Analyse der Proben aufgrund von Versand- und Zollproblemen und damit verbundenen Instabilitäten nicht möglich war. Zusammenfassend wurde ein diagnostische Peptidsystem bestehend aus zwei Varianten entwickelt. Die zu immobilisierende Version aus Kapitel 1 und 2 wurde so konzipiert, dass die Peptide durch die Transglutaminase vermittelte Quervernetzungsreaktion kovalent an EZM gebunden werden. In einem in vitro Model wurde die Funktionalität des Massenreporter Systems hinsichtlich der Detektion von MMP Aktivität erfolgreich bestätigt. Die zweite Variante, bestehend aus einem löslichen Massenreporter System, wurde in einem Osteoarthritis Mausmodel getestet und zeigte Biokompatibilität. Mit diesen zwei entworfenen Systemen stellt diese Dissertation eine flexible Plattform zur Verfügung, die basierend auf der multiplexen Detektion von isotopenmarkierten Peptiden, für die Charakterisierung von Zellkulturmodellen bezüglich deren MMP Aktivität genutzt wird, die zelluläre EZM als endogenes Depot anwendet und die durch die Entwicklung einer Familie aus isotopenmarkierten Tags eine simultane Detektion von mindestens vier Tags erlaubt.

Das Nebennierenrindenkarzinom (ACC) ist eine sehr seltene maligne Erkrankung, die mit einer infausten Prognose vergesellschaftet ist. In Zeiten apparativ geprägter Medizin treten suspekte Befunde der Nebenniere gehäufter auf als je zuvor. Diese Nebennierenraumforderungen, die zumeist bei Bildgebungen auffallen, die aus anderen Gründen indiziert waren, werden Nebenniereninzidentalome genannt und sind meist benigne Befunde. Dennoch wird es angesichts dieser steigenden Zahl an Inzidentalomen immer wichtiger, die Entität der gefundenen Raumforderung schnell zu sichern, um die entsprechende Therapie einleiten zu können. Somit sollen das Zeitfenster bis zur Krebstherapie verkleinert und gleichsam unnötige chirurgische Eingriffe bei Patient*innen mit benignen Nebennierentumoren vermieden werden. Um die diagnostischen Schritte weiter zu verbessern, wurde in der vorliegenden Arbeit eine bioinformatische Regressionsanalyse an Steroidhormonkonzentrationen von ACC-Patient*innen und Kontrollen durchgeführt und der diagnostische Wert der berechneten Steroidsignaturen untersucht. Dabei zeigte sich im geschlechtsspezifischen Modell jeweils eine 6-Steroid-Signatur mit bester Trennschärfe zwischen benignen und malignen NN-Befunden. So konnte mit der 6-Steroid-Signatur in der männlichen Patientengruppe mit einer Sensitivität von 80% und Spezifität von 97%, in der weiblichen Patientinnengruppe mit einer Sensitivität von 78% und Spezifität von 97% die Diagnose richtig zugewiesen werden. Im Rahmen der targeted Metabolomics Untersuchung konnten Tumor-assoziierte Stoffwechselalterationen aufgezeigt werden. Eine Plasma-Metabolit-Signatur zur Differenzierung von ACCs und Nebennierenadenomen, welche die gängige Diagnostik bei der Abklärung von unklaren Nebennierentumoren erleichtern könnte, erscheint jedoch angesichts der großen Anzahl an zu bestimmenden Metaboliten - auch unter ökonomischen Gesichtspunkten - zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit der Routine-Patient*innenversorgung vereinbar. / Adrenocortical carcinoma (ACC) is a very rare malignant disease and is associated with poor prognosis. Suspicious findings of the adrenal gland occur more frequently than ever before. Adrenal mass which is detected on imaging that is not performed for suspected adrenal disease is called adrenal incidentaloma. In most cases adrenal incidentalomas reveal benign findings. Malignancy is rare. Nevertheless, in view of this increasing number of incidentalomas diagnostic tools are needed to be able to initiate the appropriate therapy. In order to further improve the diagnostic steps, a bioinformatic regression analysis of steroid hormone concentrations of ACC patients and controls was carried out in the present work and the diagnostic value of the calculated steroid signatures was examined. The gender-specific model revealed a 6-steroid signature to be most discriminative between benign and malignant adrenocortical tumors. Thus, by applying the 6-steroid signature in the male patient group diagnosis could be correctly assigned with a sensitivity of 80% and specificity of 97%, in the female patient group with a sensitivity of 78% and specificity of 97%. As part of the targeted metabolomics examination, tumor-associated metabolic alterations were detected. However, a plasma metabolite signature for the differential diagnosis of adrenocortical tumors does not yet seem compatible with routine patient care regarding the large number of metabolites to be determined - also from an economic point of view.

Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2008