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Journal of Laboratory Medicine

Official Journal of the German Society of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine

Editor-in-Chief: Schuff-Werner, Peter

Ed. by Ahmad-Nejad, Parviz / Bidlingmaier, Martin / Bietenbeck, Andreas / Conrad, Karsten / Findeisen, Peter / Fraunberger, Peter / Ghebremedhin, Beniam / Holdenrieder, Stefan / Kiehntopf, Michael / Klein, Hanns-Georg / Kohse, Klaus P. / Kratzsch, Jürgen / Luppa, Peter B. / Meyer, Alexander von / Nebe, Carl Thomas / Orth, Matthias / Röhrig-Herzog, Gabriele / Sack, Ulrich / Steimer, Werner / Weber, Thomas / Wieland, Eberhard / Winter, Christof / Zettl, Uwe K.


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ISSN
2567-9449
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Volume 38, Issue 1

Issues

Biomarker in der Neurologie – Standardisierung dringend erforderlich1)

Biomarkers for neurological disorders: a call for standardization

Michael Torzewski
  • Corresponding author
  • Abteilung für Labormedizin, Robert-Bosch-Krankenhaus, Auerbachstraße 110, 70376 Stuttgart, Deutschland
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Published Online: 2014-02-06 | DOI: https://doi.org/10.1515/labmed-2013-0059

Zusammenfassung

Aufgrund der demographischen Entwicklung rücken neurologische Erkrankungen zunehmend in den Blickpunkt, für die ein Bedarf an Biomarkern mit Assoziationen zu Diagnostik, Therapie und Krankheitsprogression besteht. Hier sind in erster Linie neurodegenerative Erkrankungen wie z. B. die Alzheimer-Erkrankung oder der M. Parkinson sowie vaskuläre Erkrankungen wie z. B. der Hirninfarkt zu nennen. Zukünftige Herausforderungen gibt es einerseits bei der Standardisierung bereits etablierter Biomarker, andererseits bei der Identifizierung neuer valider Biomarker. Erstere Herausforderung wird durch die Ergebnisse einer im vergangenen Jahr erschienenen Studie, die sich mit dem Einfluss des Materials der Probenröhrchen auf die Messergebnisse von beta-Amyloid-1-42, Gesamt-Tau und Phospho-Tau im Liquor beschäftigte, eindrucksvoll illustriert. Erhebliche präanalytische und analytische Probleme bei der Bestimmung von Biomarkern des M. Alzheimer im Liquor bedürfen hier noch einer Lösung. Einen entsprechenden Ansatz stellen die kürzlich publizierten Empfehlungen der „Alzheimer’s Biomarkers Standardization Initiative (ABSI)“ dar. Letztere Herausforderung betrifft z. B. den M. Parkinson: Auch wenn die bisher erhaltenen, eher präliminären Ergebnisse der sog. Parkinson Progression Marker Initiative (PPMI) noch nicht zur Etablierung eines praxistauglichen Biomarkers im Liquor geführt haben, stellt die PPMI einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zu einer erfolgreichen (da umfassend und bestens standardisiert) Strategie der Implementierung von Biomarkern des M. Parkinson dar und sollte letztendlich zu einer Verbesserung der therapeutischen Optionen führen. Hinsichtlich des ischämischen Hirninfarktes muss konstatiert werden, dass es gegenwärtig noch keinen Biomarker gibt, der aufgrund seiner diskriminativen Eigenschaften robust genug für einen routinemäßigen klinischen Einsatz bzgl. Diagnose und Management von Patienten mit Hirninfarkt wäre. Dessen ungeachtet ist der zukünftige diagnostische Einsatz von Biomarkern aus drei Gründen von hohem klinischen Interesse: Beschleunigung der Triage und frühe Entscheidungen hinsichtlich des therapeutischen Vorgehens, Individualisierung der Behandlung und Identifizierung von Ätiologie und Prognose des Hirninfarkts. Dabei wird aller Voraussicht nach weniger die Verwendung eines einzigen Biomarkers als vielmehr die Kombination mehrerer Biomarker zur Anwendung kommen. Beim hämorrhagischen Hirninsult könnten Biomarker zukünftig allenfalls zur Abschätzung der Prognose eine gewisse Bedeutung erlangen.

Abstract

With increasing life expectancy, neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease (AD) and Parkinson’s disease (PD), as well as neurovascular diseases such as cerebral ischemia, are becoming a rapidly growing worldwide problem causing an increased burden on society. The development of biomarkers is aimed to enable the identification of at-risk individuals, enable early diagnosis, and reflect the progression of disease. Future challenges refer to the need for standardization of known biomarkers on the one hand and the identification of new biomarkers on the other hand. The former is impressively exemplified by a recent study addressing the impact of various types of cerebrospinal fluid collection tubes for detection of total tau, phosphorylated tau, and β-amyloid 1-42 on the diagnosis of AD. This issue was identified as a key issue by the Alzheimer’s Biomarkers Standardization Initiative (ABSI) and recommendations were listed which should be used to enable better standardization between laboratories and enable results for the AD biomarkers to be comparable between different sites. The latter challenge in particular concerns PD and is addressed by the Parkinson Progression Marker Initiative (PPMI), a comprehensive observational, international, multi-center study designed to identify PD progression biomarkers both to improve understanding of disease etiology and course and to provide crucial tools to enhance the likelihood of success of PD modifying therapeutic trials. With regard to cerebral ischemia, at present there are no clinically validated biomarkers. Nevertheless, the development of a clinically validated biomarker of acute cerebral ischemia would have the potential to facilitate the use of time-sensitive reperfusion strategies, allow for individualization of patient care by predicting relative risk of hemorrhage and volume of penumbral tissue, and add valuable prognostic information for patients presenting with acute stroke. Thereby, it is expected that a panel of biomarkers rather than one single marker will meet these criteria in the future. Unlike cerebral ischemia, cerebral hemorrhage biomarkers will probably be limited to the assessment of prognosis in the course of the disease.

Reviewed publication

KrausJ.

Keywords: Alzheimer’s Biomarkers Standardization Initiative (ABSI); Alzheimer-Erkrankung; Biomarker; Biomarker-Panel; Hirninfarkt; M. Parkinson; neurodegenerative Erkrankungen; Parkinson Progression Marker Initiative (PPMI); Alzheimer’s Biomarkers Standardization Initiative (ABSI); Alzheimer’s disease; biomarker; biomarker panel; cerebral ischemia; neurodegenerative diseases; Parkinson’s disease; Parkinson Progression Marker Initiative (PPMI)

Literatur

  • 1.

    Jack CR Jr., Knopman DS, Jagust WJ, Shaw LM, Aisen PS, Weiner MW, et al. Hypothetical model of dynamic biomarkers of the Alzheimer’s pathological cascade. Lancet Neurol 2010;9:119–28.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 2.

    Mawuenyega KG, Sigurdson W, Ovod V, Munsell L, Kasten T, Morris JC, et al. Decreased clearance of CNS beta-amyloid in Alzheimer’s disease. Science 2010;330:1774.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 3.

    Albert MS, DeKosky ST, Dickson D, Dubois B, Feldman HH, Fox NC, et al. The diagnosis of mild cognitive impairment due to Alzheimer’s disease: recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement 2011;7:270–9.PubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

  • 4.

    Jack CR Jr., Albert MS, Knopman DS, McKhann GM, Sperling RA, Carrillo MC, et al. Introduction to the recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement 2011;7:257–62.PubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

  • 5.

    McKhann GM, Knopman DS, Chertkow H, Hyman BT, Jack CR Jr., Kawas CH, et al. The diagnosis of dementia due to Alzheimer’s disease: recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement 2011;7:263–9.PubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

  • 6.

    Knopman DS, Parisi JE, Salviati A, Floriach-Robert M, Boeve BF, Ivnik RJ, et al. Neuropathology of cognitively normal elderly. J Neuropathol Exp Neurol 2003;62:1087–95.PubMedGoogle Scholar

  • 7.

    Price JL, Morris JC. Tangles and plaques in nondemented aging and “preclinical” Alzheimer’s disease. Ann Neurol 1999;45:358–68.Google Scholar

  • 8.

    Savva GM, Wharton SB, Ince PG, Forster G, Matthews FE, Brayne C. Age, neuropathology, and dementia. N Engl J Med 2009;360:2302–9.Google Scholar

  • 9.

    Aizenstein HJ, Nebes RD, Saxton JA, Price JC, Mathis CA, Tsopelas ND, et al. Frequent amyloid deposition without significant cognitive impairment among the elderly. Arch Neurol 2008;65:1509–17.Google Scholar

  • 10.

    Fagan AM, Mintun MA, Mach RH, Lee SY, Dence CS, Shah AR, et al. Inverse relation between in vivo amyloid imaging load and cerebrospinal fluid Abeta42 in humans. Ann Neurol 2006;59:512–9.Google Scholar

  • 11.

    Jack CR Jr., Lowe VJ, Senjem ML, Weigand SD, Kemp BJ, Shiung MM, et al. 11C PiB and structural MRI provide complementary information in imaging of Alzheimer’s disease and amnestic mild cognitive impairment. Brain 2008;131:665–80.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 12.

    Mintun MA, Larossa GN, Sheline YI, Dence CS, Lee SY, Mach RH, et al. [11C]PIB in a nondemented population: potential antecedent marker of Alzheimer disease. Neurology 2006;67:446–52.Google Scholar

  • 13.

    Shaw LM, Vanderstichele H, Knapik-Czajka M, Clark CM, Aisen PS, Petersen RC, et al. Cerebrospinal fluid biomarker signature in Alzheimer’s disease neuroimaging initiative subjects. Ann Neurol 2009;65:403–13.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 14.

    Rowe CC, Ellis KA, Rimajova M, Bourgeat P, Pike KE, Jones G, et al. Amyloid imaging results from the Australian Imaging, Biomarkers and Lifestyle (AIBL) study of aging. Neurobiol Aging 2010;31:1275–83.CrossrefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

  • 15.

    Hort J, Bartos A, Pirttila T, Scheltens P. Use of cerebrospinal fluid biomarkers in diagnosis of dementia across Europe. Eur J Neurol 2010;17:90–6.CrossrefPubMedGoogle Scholar

  • 16.

    Perret-Liaudet A, Pelpel M, Tholance Y, Dumont B, Vanderstichele H, Zorzi W, et al. Cerebrospinal fluid collection tubes: a critical issue for Alzheimer disease diagnosis. Clin Chem 2012;58:787–9.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 17.

    Perret-Liaudet A, Pelpel M, Tholance Y, Dumont B, Vanderstichele H, Zorzi W, et al. Risk of Alzheimer’s disease biological misdiagnosis linked to cerebrospinal collection tubes. J Alzheimers Dis 2012;31:13–20.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 18.

    Snowdon DA, Kemper SJ, Mortimer JA, Greiner LH, Wekstein DR, Markesbery WR. Linguistic ability in early life and cognitive function and Alzheimer’s disease in late life. Findings from the Nun Study. JAMA 1996;275:528–32.Google Scholar

  • 19.

    Vanderstichele H, Bibl M, Engelborghs S, Le Bastard N, Lewczuk P, Molinuevo JL, et al. Standardization of preanalytical aspects of cerebrospinal fluid biomarker testing for Alzheimer’s disease diagnosis: a consensus paper from the Alzheimer’s Biomarkers Standardization Initiative. Alzheimers Dement 2012;8:65–73.CrossrefGoogle Scholar

  • 20.

    The Parkinson Progression Marker Initiative (PPMI). Prog Neurobiol 2011;95:629–35.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 21.

    Parkinson’s Progression Markers Initiative. MDS Presentation on PPMI-Diurnal and intersubject variability of cerebrospinal fluid biomarkers in Parkinson’s disease and healthy volunteers. Availabe at: http://www.ppmi-info.org/2012/05/mds-presentation-on-ppmi-diurnal-and-intersubject-variability-of-cerebrospinal-fluid-biomarkers-in-parkinsons-disease-and-healthy-volunteers/. Accessed on 23 Sept 2013.

  • 22.

    Parkinson’s Progression Markers Initiative. MDS Presentation on PPMI-Association between CSF biomarkers and clinical phenotype of early Parkinson’s disease. Available at: http://www.ppmi-info.org/2012/05/mds-presentation-on-ppmi-association-between-csf-biomarkers-and-clinical-phenotype-of-early-parkinsons-disease/. Accessed on 24 Sept 2013.

  • 23.

    Whiteley W, Chong WL, Sengupta A, Sandercock P. Blood markers for the prognosis of ischemic stroke: a systematic review. Stroke 2009;40:e380–9.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 24.

    Kernagis DN, Laskowitz DT. Evolving role of biomarkers in acute cerebrovascular disease. Ann Neurol 2012;71:289–303.Web of ScienceGoogle Scholar

  • 25.

    Vanni S, Polidori G, Pepe G, Chiarlone M, Albani A, Pagnanelli A, et al. Use of biomarkers in triage of patients with suspected stroke. J Emerg Med 2011;40:499–505.Google Scholar

  • 26.

    Laskowitz DT, Kasner SE, Saver J, Remmel KS, Jauch EC. Clinical usefulness of a biomarker-based diagnostic test for acute stroke: the Biomarker Rapid Assessment in Ischemic Injury (BRAIN) study. Stroke 2009;40:77–85.Google Scholar

  • 27.

    Zhou Y, Xiong KL, Lin S, Zhong Q, Lu FL, Liang H, et al. Elevation of high-mobility group protein box-1 in serum correlates with severity of acute intracerebral hemorrhage. Mediators Inflamm 2010;2010:29.Web of ScienceCrossrefGoogle Scholar

  • 28.

    Montaner J, Mendioroz M, Delgado P, Garcia-Berrocoso T, Giralt D, Merino C, et al. Differentiating ischemic from hemorrhagic stroke using plasma biomarkers: the S100B/RAGE pathway. J Proteomics 2012;75:4758–65.Web of ScienceGoogle Scholar

About the article

Korrespondenz: Prof. Dr. med. Michael Torzewski, Abteilung für Labormedizin, Robert-Bosch-Krankenhaus, Auerbachstraße 110, 70376 Stuttgart, Deutschland, Tel.: 0711/8101-3500, Fax: 0711/8101-3618, E-Mail:


Received: 2013-09-25

Accepted: 2013-10-22

Published Online: 2014-02-06

Published in Print: 2014-02-01


Dieser Beitrag beruht auf einem Vortrag/Manuskript, gehalten anlässlich des zweiten Diagnostik-Updates vom 08. bis 09. März 2013 in Mannheim.


Citation Information: LaboratoriumsMedizin, Volume 38, Issue 1, Pages 25–34, ISSN (Online) 1439-0477, ISSN (Print) 0342-3026, DOI: https://doi.org/10.1515/labmed-2013-0059.

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