Biomarker-Studie zu Neurofilament light chain (NfL) bei der ALS
Durch Unterstützung der Boris Canessa ALS Stiftung wird an 21 ALS-Zentren in Deutschland ein Forschungsprogramm zum Biomarker Neurofilament Light Chain (NfL, Neurofilament leichte Kette) durchgeführt.
Die Studie wird durch die ALS-Ambulanz der Charité koordiniert und wissenschaftlich geleitet. Dabei soll die notwendige Datenbasis für die Nutzung der NfL-Serumkonzentration (der NfL-Bluttest) geschaffen werden, um den Verlauf der ALS eindeutiger vorhersagen und die Wirksamkeit neuer Therapien exakter und früher bestimmen zu können.
Das Protein Neurofilament Light Chain (NfL) ist ein wichtiger Baustein im Aufbau von Nervenzellen (Neuronen) und deren Fortsätzen (Axonen) im Gehirn und Rückenmark sowie Nervensträngen des menschlichen Körpers. Bei einer Schädigung von Nervenzellen, so auch beim Abbau motorischer Neurone bei der ALS, kommt es zu einer Freisetzung von NfL in das „Nervenwasser“ (Liquor) und Blut (Serum).
Ziel des Projekts
In dieser Studie soll als wesentliche Frage geklärt werden, ob durch die Bestimmung der NfL-Konzentration im Blut eine Vorhersage über den Krankheitsverlauf, die Progressionsrate oder das Ansprechen innovativer Therapieverfahren möglich ist. Durch die Einbindung von mehr als 5.000 Patientinnen und Patienten mit ALS in eine wissenschaftliche Studie soll die notwendige Datenbasis für die Nutzung der NfL-Serumkonzentration als
Biomarker der ALS geschaffen werden.
Durch spezielle Analysemethoden ist NfL im Blutserum und Liquor nachweisbar. Insbesondere bei ALS-Patienten mit einer mittleren oder höheren Progressionsrate zeigt sich eine Erhöhung der NfL-Konzentration. Trotz dieser grundsätzlichen Erkenntnis sind zahlreiche Forschungsfragen ungeklärt. So ist bisher unbekannt, wie sich die NfL-Konzentration im Verlauf der ALS verändert oder inwieweit bestimmte Varianten („Phänotypen“) der ALS mit einer NfL-Erhöhung (oder geringeren Werten) verbunden sind. Eine weitere Forschungsfrage berührt die Eignung von NfL für den raschen Nachweis einer Wirksamkeit von Medikamenten und anderen Behandlungsverfahren (NfL als „Therapiemarker“).
Die Studie erforscht folgende Zusammenhänge:
- Besteht eine Korrelation zwischen der NfL-Konzentration im Blut und dem Krankheitsverlauf? Lässt sich eine höhere NfL-Konzentration im Blut bei einer schnelleren Progression der ALS nachweisen?
- Wie verändert sich die NfL-Konzentration im Krankheitsverlauf? Nimmt die NfL-Konzentration im Verlauf der ALS wieder ab?
- Besteht eine Korrelation zwischen der NfL-Konzentration und der ALS-Therapie: Lassen sich Therapieeffekte von neuen Medikamenten (z. B. von Tofersen und Studienmedikamente) sowie von anderen ALS-Therapien (z. B. der hochkalorischen Ernährungstherapie oder der nicht-invasiven/invasiver Beatmung) mit NfL nachweisen?
Für die Bestimmung der NfL-Konzentration wird die Single Molecule Analysis-Methode (SIMOA) eingesetzt. SIMOA steht für den englischen Begriff „Single Molecule Analysis“ – und lässt sich mit der „Analyse einzelner Moleküle“ übersetzen. Die SIMOA-Methode wurde erst vor wenigen Jahren in den USA etabliert. In Deutschland sind nur wenige SIMOA-Geräte verfügbar. Die SIMOA-Methode erlaubt die Messung des Moleküls NfL in Konzentrationen von Pikogramm, d.h. dem Billionsten Teil eines Gramms.
Umsetzung und aktueller Stand
Durch Finanzierung der Boris Canessa ALS Stiftung wurde die Beschaffung eines SIMOA-Analysegerätes (HD‑X, Quanterix Inc., USA) möglich, das inzwischen in den Laborräumen der Charité aufgebaut und eingerichtet ist. Die technische Etablierung erfolgte zwischen März und Juli 2020 durch das NfL-Team an der Charité. Die personelle Ausstattung des Analyseteams sowie des Projektmanagements und eine Projektförderung für weitere ALS-Zentren in Deutschland wurden ebenfalls durch Mittel der Stiftung ermöglicht.
Die NfL-Studie ist derzeit das umfassendste wissenschaftliche Vorhaben der ALS-Forschung in Deutschland. Es handelt sich um die umfangreichste Studie in Bezug auf die teilnehmenden Studienzentren und die Anzahl der integrierten Patientinnen und Patienten. Die personelle Ausstattung des Projektmanagements und des NfL-Analyseteams sowie die Projektförderung an den beteiligten ALS-Zentren in Deutschland wurden durch Mittel der Stiftung ermöglicht.
Das Forschungsprojekt wird an insgesamt 21 ALS-Zentren in Deutschland, Österreich und der Schweiz durchgeführt. Über den aktuellen Stand und die Zwischenergebnisse wird im Blog berichtet. Eine detaillierte Beschreibung der Studie sowie häufige Fragen und Antworten finden Sie hier.
Derzeit konnten mehr als 5.000 Patientinnen und Patienten in die NfL-Studie eingeschlossen werden. Die hohe Patientenzahl ist als ein großer Erfolg des Projektmanagements und der gesamten Studienorganisation zu werten. Zugleich zeigt die hohe Anzahl der teilnehmenden Patienten das Interesse der Betroffenen an der NfL-Analyse und ist Ausdruck des Engagements der teilnehmenden Studienzentren. Aufgrund dieses Interesses
und der individuellen Relevanz des NfL-Wertes wurde die Entscheidung getroffen, die NfL-Analyse weiteren Menschen mit ALS zur Verfügung zu stellen.
Nutzen des Projektes
Nutzen für teilnehmende Patientinnen und Patienten
Die NfL-Studie ist mit einem unmittelbaren Nutzen für die teilnehmenden Patientinnen und Patienten verbunden: Sie können auf Wunsch ihre individuellen NfL-Werte im Krankheitsverlauf erfahren. Der Biomarker dient der Diagnosesicherung und der Einschätzung der eigenen Krankheitsprogression. Der Einsatz dieses Biomarkers könnte zudem eine präzisere Prognoseabschätzung und damit eine spezifischere Beratung jedes einzelnen Patienten ermöglichen. Dies kann für die weitere Lebensplanung einen entscheidenden Gewinn bedeuten. Auch eine Verkürzung und Verbesserung klinischer Studien und damit eine raschere Medikamentenentwicklung ist für alle Patientinnen und Patienten ein wichtiges
Anliegen.
Nutzen für ALS-Zentren
Durch die Bereitstellung einer gemeinsamen Infrastruktur (zentrale SIMOA-Analyse, Logistik, Biobank und Studiensoftware) wird die bestehende wissenschaftliche Zusammenarbeit der ALS-Zentren gestärkt und die ALS-Forschung in Deutschland befördert. Mit dem NfL-Vorhaben wird den Zentren ermöglicht, den NfL-Biomarker mit in ihr diagnostisches Angebot aufzunehmen. Die NfL-Studie stellt eine wichtige Stärkung der Vernetzung von ALS-Zentren in der klinischen ALS-Forschung dar. Nur durch die Verfügbarkeit ausreichender Personal- und Sachmittel kann die Sammlung und Analyse großer sorgfältig dokumentierter klinischer Datensätze in Kombination mit methodisch genau standardisierten und gemäß dem neuesten
Stand der Technik durchgeführten Laboruntersuchungen zum Erfolg gebracht werden.
Beitrag zum Fortschritt bei der ALS
Mit der Etablierung des Biomarkers NfL als Diagnostik‑, Prognose- und Therapiemarker erfährt die ALS-Forschung einen erheblichen Entwicklungsschub. Durch das Projekt ist eine deutliche Beschleunigung der klinischen Forschung in der Entwicklung neuer
Therapieoptionen zu erwarten. Die Bestimmung von NfL kann dazu beitragen, therapeutische Effekte von innovativen Medikamenten frühzeitiger zu erkennen und damit die Dauer von klinischen Studien zu reduzieren.
Ausblick
Insgesamt sollen weitere NfL-Tests bei Betroffenen durchgeführt und analysiert werden, um Langzeitdaten zu erheben und die Aussagefähigkeit des Biomarkers NfL in allen Krankheitsphasen der ALS zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Studie werden weiterhin dazu beitragen, den Biomarker NfL wissenschaftlich zu etablieren. Die Studie wird zudem wichtige Einblicke in Krankheitsmechanismen und Verlaufsformen erlauben.
Zusätzlich soll untersucht werden, ob Korrelationen zwischen der NfL-Konzentration und therapeutischen Maßnahmen bestehen, insbesondere in Hinblick auf Beatmungs- und Ernährungstherapie. Dabei soll geprüft werden, ob eine frühzeitige Beatmungstherapie oder eine hochkalorische spezielle Ernährung mit einer Reduktion des NfL-Wertes im Blut und somit einer möglichen Verlangsamung der Neurodegeneration einhergeht.
