Über 1 Mio. Menschen leiden allein in Deutschland an entzündlichen rheumatischen Erkrankungen, die meisten davon an einer rheumatoiden Arthritis. Der Beginn der Erkrankung im frühen Erwachsenen- oder mittleren Lebensalter, die starken Schmerzen und der zunehmende Verlust der Beweglichkeit führen zu starken Einschränkungen der Lebensqualität der Patienten. Mit der Entwicklung der neuen Therapien gegen verschiedene Moleküle, die am Entzündungsprozess beteiligt sind, können deutliche Verbesserungen für die Patienten erreicht werden. Diese gezielten therapeutischen Eingriffe mit Biologika in die Immunregulation können das Fortschreiten der Gelenkzerstörung sowie Schwellungen und Schmerzen deutlich mindern. Diese Medikamente sind aber leider nicht heilend, sondern müssen in aller Regel ständig verabreicht werden. Hinzu kommt, dass nicht für alle Patienten in gleicher Weise eine Besserung eintritt. Nur etwa ein Drittel der Patienten, die mit einem bestimmten Biologikum behandelt werden, sprechen sehr gut darauf an. Ferner erhöhen diese gezielten Entzündungshemmungen für die Patienten das Risiko für Infektanfälligkeit und sind mit sehr hohen Kosten für das Gesundheitswesen verbunden.

Für die optimale Anwendung der neuen Wirkstoffe ist die individuelle Situation jedes Patienten zu berücksichtigen. Dazu fehlen bisher geeignete diagnostische Vorgehensweisen. Der Verbund ArthroMark befasst sich mit der Frage, wie durch Biomarker der individuelle Krankheitsverlauf zu bewerten ist. Dabei sollen nicht nur Merkmale der Krankheitsaktivität, sondern auch der Prognose und Prädiktion für Therapieentscheidungen etabliert werden. Durch die gleichzeitige Verwendung neuer bildgebender Verfahren und den gezielten Einsatz in definierten Studien entstehen neue Möglichkeiten der Bewertung der Marker, die über den gewohnten Goldstandard der klinischen Aktivitätsbeurteilung mittels DAS(Disease Activity Score)28 hinausreichen. Der Verbund ArthroMark ist ein Nachfolgeverbund der ersten Förderphase über muskuloskeletale Erkrankungen und verfügt daher bereits über umfangreiche Vorarbeiten. Eine Übersicht der Ziele und Methoden im Verbund ArthroMark ist in Abb. 1 dargestellt. Dabei werden von den verschiedenen Zentren unterschiedliche Kompetenzen eingebracht. Die Ziele und Ergebnisse der einzelnen Projekte im Verbund ArthroMark stellen wir in dieser Publikation dar.

Abb. 1
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ArthroMark – Biomarker und Bildgebung zur Diagnose und Stratifizierung der rheumatoiden Arthritis und Spondylarthritis

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Genotypen

Die Standorte München (Schulze-Koops/Skapenko) und Berlin (Hoppe) bringen Erfahrungen zur Untersuchung von krankheitsassoziierten Genotypen ein.

Im Zentrum des Projekts von Herrn Hoppe steht die Charakterisierung genetischer Einflussfaktoren von entzündlichen Prozessen sowie die Untersuchung der Grundlagen und der diagnostischen Wertigkeit aberranter Glykosylierungen von Immunglobulin G (IgG) bei der rheumatoiden Arthritis (RA). Durch weitergehende molekulargenetische Charakterisierung verschiedener Patientenkollektive konnte das von der Arbeitsgruppe entwickelte hypothetische Modell einer hämostatischen Entzündungskontrolle ([1]; Abb. 2) bestätigt werden.

Abb. 2
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Hypothetisches Modell einer hämostatischen Entzündungskontrolle

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Untersuchungen zur IgG-Galaktosylierung in einer RA-Kohorte, an Patienten mit axialer Spondyloarthritis (axSpA) und an Gesunden konnten zeigen, dass die für die RA beschriebene IgG-Hypogalaktosylierung kein generelles Entzündungsphänomen ist, sondern dass hierfür eine humorale Beteiligung essenziell zu sein scheint [2]. Interessanterweise stellt sich die IgG-Galaktosylierung bei der RA in der Subgruppe ohne Antikörper gegen citrullinierte Proteine (ACPA) und ohne das „HLA-DRB1 shared epitope“ vergleichbar zu Gesunden oder Patienten mit axSpA dar [2], was auf eine geringere Bedeutung humoraler Reaktionen in der Pathogenese dieser RA-Subgruppe hinweisen könnte.

Außerdem legen die Untersuchungen nahe, dass die IgG-Galaktosylierung spezifisch durch einzelne therapeutische Ansätze in der RA beeinflusst wird. In unserer RA-Kohorte zeigte sich, dass unter einer Therapie mit Sulfasalazin die IgG-Hypogalaktosylierung signifikant reduziert wurde, wohingegen alle anderen untersuchten Therapiemodalitäten einschließlich Prednisolon, Methotrexat, Hydroxychloroquin und TNF(Tumor-Nekrose-Faktor)-Blockern keinen erkennbaren Effekt auf die IgG-Galaktosylierungen ausübten [2]. Daher halten wir die IgG-Galaktosylierung für einen interessanten Biomarkerkandidaten für weitergehende Untersuchungen zur Prädiktion des Therapieansprechens bzw. zur Charakterisierung eines Therapieerfolgs.

Ziel des Projekts von Herrn Schulze-Koops und Frau Skapenko in München ist die Identifikation von genetischen Parametern, die den Verlauf einer entzündlich rheumatischen Erkrankung vorhersagen lassen und damit eine individualisierte Medizin ermöglichen. Die Arbeitsgruppe von Frau Skapenko hat in Vorarbeiten ein Oberflächenmolekül identifiziert, das nahezu ausschließlich auf regulatorischen T‑Zellen exprimiert wird. Dieses Molekül („glycoprotein A repetitions predominant“ [GARP]) spielt eine wichtige Rolle für die Funktion von regulatorischen T‑Zellen. Die Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass die Expression von GARP bei Patienten mit einer RA nach Aktivierung von T‑Zellen nicht in demselben Maße erfolgt wie bei Gesunden. Dabei korrelierte das Ausmaß der fehlenden Expression von GARP signifikant mit einer erhöhten Erkrankungsaktivität (gemessen über den Disease Activity Score in 28 Gelenken). Da das Protein für die Funktion von regulatorischen T‑Zellen bedeutsam ist, wurde nach molekulargenetischen Ursachen für eine niedrige GARP-Expression gesucht. Dabei wurden die transkriptionelle Regulation von GARP, die Promotoren des Gens und ihre Aktivierung im Detail analysiert. In der 3’UTR des Gens wurde eine Bindungsstelle für die miRNA („micro ribonucleic acid“) hsa-miR-142-3p identifiziert, die die Expression des GARP-Proteins inhibiert. In einer Studie mit 623 RA-Patienten und 435 gesunden Kontrollen wurden 18 Einzelbasenaustauschregionen („single nucleotid polymorphisms“ [SNPs]) untersucht, und dabei konnten 3 SNPs beschrieben werden, deren Häufigkeit sich signifikant in der RA-Population von der in der gesunden Bevölkerung unterscheidet. Diese SNPs konnten Haplotypen zugeordnet werden, und es konnte ein Haplotyp identifiziert werden, der signifikant mit der RA assoziiert ist [31].

In weiteren Projekten sind SNPs in der α‑Kette des IL(Interleukin)4R und Serumspiegel von IL-22 mit erosiven Verläufen einer RA korreliert worden. Dazu sind in einer Fall-Kontroll-Studie 471 Patienten mit einer RA und 371 gesunde Kontrollen bezüglich der Frequenz von IL4R-SNPs untersucht worden, und es konnte gezeigt werden, dass der I50V (Q551R)-SNP hoch spezifisch die Entwicklung eines erosiven von einem nichterosiven Verlauf einer RA prädiktiv unterscheiden kann (χ2 15,68, p = 0,0004). Die Odds Ratio (OR) für die Entwicklung eines erosiven Verlaufs lag für den I50V-SNP des IL4R bei 3,86 [32]. In einer zweiten Studie mit Patienten mit sehr frühen Phasen einer RA (innerhalb von 3 Monaten nach Erkrankungsbeginn) wurden bei 49 untherapierten Patienten IL-22-Serumspiegel bestimmt und mit dem von 45 gesunden Kontrollen verglichen. Die IL-22-Serumspiegel wurden dann mit dem Verlauf der Erkrankung bezüglich der Entwicklung von Erosionen assoziiert. Dabei konnten wir nachweisen, dass eine Erhöhung des IL-22-Serumspiegels zu Beginn der Erkrankung bei der Hälfte der RA-Patienten zu sehen ist und dass alle Patienten, die einen erosiven Verlauf der Erkrankung entwickeln, erhöhte IL-22-Serumspiegel zu Anfang der Erkrankung aufwiesen [33]. Sowohl der IL4R als auch IL-22 eignen sich daher als potenzielle Biomarker für den Verlauf einer RA.

Genexpression und Proteinbiomarker

In diesem Projekt von Herrn Häupl in Berlin liegt durch die Untersuchung der Serum- und Blutzellproben der Schwerpunkt der Biomarkerentwicklung auf zellulären und löslichen Merkmalen. Ferner sind die Transkriptome von definierten Zellpopulationen weiterhin Gegenstand der Untersuchung. Mit der Untersuchung der Monozyten in der RA konnte transkriptionell erkannt und zytometrisch bestätigt werden, dass eine sog. Linksverschiebung der Monozyten hin zu früheren Reifungsformen sowohl im Knochenmark als auch im Blut entsteht und mit der Entzündungsaktivität korreliert. Monozyten, die beim gesunden Erwachsenen im Blut eine Reifung hin zu den CD16+ nichtklassischen Monozyten erfahren, nehmen im Blut bei einer Entzündung ab. Gleichzeitig sind im entzündeten Gelenk vermehrt Monozyten zu finden, die sich aus den im Knochenmark heranreifenden klassischen CD14+- und CD16−-Monozyten hin zu den CD14+CD16+ sog. intermediären Monozyten entwickeln. Diese im Blut nur in kleiner Menge vorhandenen Monozyten sind im Gelenk die dominante Form. Von den nichtklassischen Monozyten sind im Gelenk dagegen nur vergleichsweise wenige zu finden [3, 4]. Die Verschiebung dieser Zellpopulationen im Blut wird derzeit in verschiedenen Therapien untersucht. Erste Daten sprechen dafür, dass die Unterdrückung der Entzündung mit Biologika diese Monozytenabwanderung ins Gelenk wenig beeinflusst, möglicherweise aber deren Aktivierung im Gelenk behindert. Mit der umfangreichen und auch im fortgeschrittenen Stadium der RA nachweisbaren Beteiligung von Monozyten als Vertreter der angeborenen Immunität und der Fähigkeit der Antigenpräsentation, d. h. Aktivierung des adaptiven Immunsystems, werfen diese Befunde neu Fragen nach der eigentlichen Pathogenese der RA auf.

Neben den zellulären Markern konnten wir lösliche Marker aus Transkriptomanalysen des Synovialgewebes ableiten [6, 7]. Auch diese zeigten eine deutliche Abhängigkeit von der Monozyten‑/Makrophagen-Aktivierung. Von 28 Markern konnten fast alle auf Proteinebene in der Synovialflüssigkeit bestätigt werden. Sie unterscheiden die RA von der Arthrose in der Synovialflüssigkeit und können auch im Kombinationstest eine RA von einer Arthrose und von gesunden Kontrollen unterscheiden. Die 7 besten Kandidaten wurden ausgewählt, um auch bei Früharthritis unter unterschiedlichen therapeutischen Maßnahmen die Seren zu analysieren und die neuen Marker auf mögliche Nutzung für eine objektive serumbasierte Bestimmung der Krankheitsaktivität zu prüfen. Diese Untersuchungen werden erweitert durch die Ultraschalluntersuchungen und ausgewertet in Zusammenarbeit mit der Biostatistik in München.

Autoantikörperprofile

Für die Diagnostik der Früharthritis und die Therapieentscheidung sind Autoantikörper als mögliche Biomarker von großer praktischer Bedeutung. In Untersuchungen von Herrn Skriner in Berlin konnten Proteinexpressionsbibliotheken zu einem Proteinarray zusammengestellt werden. Statt Einzelantigenprüfungen über ELISA („enzyme-linked immunosorbent assay“) können mit diesen Arrays nahezu genomweite Autoreaktivitätsstudien für ausgewählte Serumproben durchgeführt werden. Ziel ist die Evaluierung der so identifizierten Autoantigene in größeren Patientenkollektiven für die Frühdiagnostik ebenso wie für die Therapieentscheidung bzw. Vorhersage des Behandlungserfolgs. Die bisherige Suche identifizierte mehrere heterogene nukleäre Ribonukleoproteine (hnRNPs). Es wurden citrullinierte Peptide aus mutiertem hnRNP A3 (MCA3) gefunden, die erosive gegenüber einer milden Verlaufsform der RA unterscheiden. Sie sind vielversprechende Kandidaten, um die Sensitivitätslücke durch Rheumafaktoren und ACPA weiter zu schließen. Mutiertes hnRNP A3 selbst ist zusammen mit weiteren hnRNPs im Synovialgewebe von RA-Patienten hoch exprimiert. Antikörper gegen diese Proteine kommen sowohl im Serum also auch in der Synovialflüssigkeit von RA-Patienten vor. Es konnte gezeigt werden, dass hnRNP A3-Autoantikörper vorwiegend (p < 0,001) im erosiven schweren Krankheitsverlauf vorkommen. Die Ergebnisse im Projekt werden es ermöglichen, einen marktgängigen Test zu etablieren, der Anwendung in der Routinediagnostik finden kann. Darüber hinaus eröffnet sich die Möglichkeit zur Kooperation mit großen Diagnostikunternehmen sowie der pharmazeutischen Industrie.

Kollagenautoimmunität und genetische Polymorphismen als Biomarker früher Arthritisstadien

Schwerpunkt des Projektes von Herrn Burkhardt, Herrn Behrens und Herrn Oellerich in Frankfurt am Main ist die Entwicklung neuer serologischer, zellulärer sowie genetischer Marker aus der Analyse fehlgeleiteter Immunreaktionen gegen Gelenkknorpelstrukturen und genetischer Polymorphismen bei Patienten mit chronischen Arthritiden insbesondere der rheumatoiden Arthritis (RA) und der Psoriasisarthritis (PsA) zur Verlaufsprädiktion in frühen Erkrankungsstadien. Im bisherigen Projektverlauf

  • konnten neue citrullinierte B‑Zell-Epitope auf dem Kollagen Typ II (CII) als spezifische Zielstrukturen von IgG-Antikörperantworten in RA-Seren charakterisiert werden,

  • ist es durch die Feinanalyse von Autoantikörperantworten gegen native und citrullinierte Determinanten einer immundominanten Kollagen-II-Region gelungen, ein gemeinsames Strukturmotiv zu identifizieren, das ein molekulares Erklärungsmodell für die Bindung citrullinierter Autoantikörper an die intakte Knorpelmatrix als potenzieller Trigger der Arthritisentwicklung bietet [8],

  • wurden neue, auf der Herstellung epitopspezifischer Tetramerkomplexe beruhende Methoden zur Detektion CII-spezifischer B‑ und T‑Zellen im Gewebe und peripheren Blut entwickelt und

  • wurden in genomweiten Assoziationsstudien zur Psoriasisarthritis in Kooperation mit dem Institut für Humangenetik der FAU Erlangen (Prof. A. Reis und PD U. Hüffmeier) sowie dem europäischen PAGE-Konsortium neue PsA-spezifische Risikoallele identifiziert: IL-23 R Locus, PTPN22 und Chromosom 5q31 [9,10,11].

Spondyloarthritis

Das Projekt von Herrn Poddubnyy in Berlin hat das übergeordnete Ziel, ein effektives Modell für die Prädiktion der Entstehung und Progression von strukturellen Veränderungen (Knochenneubildung) in der Wirbelsäule bei Patienten mit axialer Spondyloarthritis (Morbus Bechterew) zu entwickeln. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Identifizierung von Biomarkern, die zusammen mit anderen klinischen Parametern solch eine Prädiktion ermöglichen. Eine zuverlässige Identifizierung von Patienten mit hohem Risiko für eine Progression von strukturellen Veränderungen in der Wirbelsäule sollte eine differenzierte Therapie der axialen Spondyloarthritis ermöglichen.

Im Rahmen des Projektes konnten tatsächlich Biomarker identifiziert werden, die eine Entwicklung oder Progression von Knochenneubildung vorhersagen können. Festgestellt wurde, dass unspezifische Entzündungsparameter (C-reaktives Protein [CRP] und Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit [BSG]) einen signifikanten und unabhängigen Wert neben den Parametern „bereits vorhandene Syndesmophyten“ und „Rauchen“ als Prädiktoren für die röntgenologische Progression (Knochenneubildung) in der Wirbelsäule bei axialer SpA haben [12, 13]. Wichtig ist dabei, dass ein erhöhtes CRP nicht nur die Knochenneubildung in der Wirbelsäule bei axialer SpA vorhersagen kann, sondern auch Hemmung der Knochenneubildung bei Patienten, die eine regelmäßige Therapie mit nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAR) erhalten [14]. Es wurden auch weitere Biomarker mit prädiktiver Bedeutung für die Knochenneubildung in der Wirbelsäule identifiziert, wie z. B. „vascular endothelial growth factor“ (VEGF) und Calprotectin [15, 16]. Ebenso waren hohe Serumspiegel der Wnt-Inhibitoren Sclerostin und Dickkopf 1 [17, 18] sowie der Adipokine Leptin und Adiponektin mit einer Protektion bezüglich Knochenneubildung bei axialer SpA assoziiert. Diese Ergebnisse tragen auch dazu bei, die Pathophysiologie der Knochenneubildung beim Morbus Bechterew besser zu verstehen.

Bildgebung

Bildgebende Verfahren können heute als wichtige Marker für die Diagnosestellung, Prognoseabschätzung und Therapiekontrolle bei entzündlichen Gelenkerkrankungen eingesetzt werden. Die Bildgebung hat sich als entscheidende Basis für eine Optimierung der Biomarkerselektion erwiesen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine bessere klinische Beurteilung erforderlich ist, um die Bedeutung der molekularen Ergebnisse richtig einzuschätzen. Aus diesem Grund wird eine ausführliche Dokumentation mit modernen Bildgebungstechniken wie dem muskuloskeletalen Ultraschall (MUS), dem fluoreszenzoptischen Imaging (FOI) und der Magnetresonanztomographie (MRT) parallel zur Probenerhebung durchgeführt. Damit sollen falsch positive bzw. falsch negative klinische Beurteilungen minimiert und die Biomarkervalidierung optimiert werden.

Im Projekt von Herrn Sewerin und Herrn Ostendorf in Düsseldorf konnten wichtige Erkenntnisse zum Stellenwert der MRT bei der RA erhoben und publiziert werden. Ziel war es, den prädiktiven Wert einer Hand-MRT-Untersuchung bei RA-Patienten für das spätere Therapieansprechen zu untersuchen und zu bewerten. Es konnte gezeigt werden, dass RA-Patienten mit initial hohen RAMRIS-Scores (standardisierter MRT-Auswertealgorithmus der European League Against Rheumatism [EULAR] für RA-Patienten) mit einem tendenziell schlechten Therapieansprechen auf konventionelle Therapieformen (csDMARDs [„disease-modifying antirheumatic drugs“]) assoziiert waren, aber überdurchschnittlich gut auf Biologika (bDMARDs) ansprachen [19].

Im Projekt wurden 30 Patienten mit einer sehr frühen RA (Krankheitsdauer < 6 Monate) in der Hochfeld-MRT vor Beginn einer Methotrexat-Therapie sowie nach 3 und 6 Monaten untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass wiederum der RAMRIS-Gesamtscore, aber auch der Synovialitissubscore des MCP(Metakarpophalangeal)-2-Gelenkes prädiktiv für klinische Response nach 3 Monaten war; hohe Scores zeigten keine Assoziation zur klinische Remission. In Ergänzung zu den MRT-Daten konnte gezeigt werden, dass der Serumbiomarker RANKL („receptor activator of NF-κB ligand“) für das Erreichen einer klinischen Remission nach 6 Monaten prädiktiv war [20]. Neben der Analyse der MRT zur Prognoseabschätzung und auch zur Therapiekontrolle wurde in einer weiteren Studie untersucht, ob mittels der MRT bei Patienten in klinischer Remission trotzdem eine subklinische Aktivität oder sogar eine radiologische Progression im Krankheitsverlauf zu festgelegten Zeitpunkten erfasst werden kann („silent progression“). In unserem Konsortium konnte gezeigt werden, dass Patienten in klinischer Remission (nach EULAR) zu 41 % im Follow-up nach 12 Monaten erhöhte Erosionsscores in der MRT, also mehr erosive Veränderungen als zu Beginn der Therapie aufwiesen, sodass der Stellenwert der „klinischen Remission“ als alleiniges Therapieziel diskutiert werden sollte [21].

Die vorliegenden Ergebnisse der Untersuchungen bei RA unterstreichen die Wertigkeit der sensitiven MRT-Bildgebung sowohl zur Prognoseabschätzung als auch zur Therapiekontrolle und zeigen den Mehrwert zur besseren, individuelleren und personalisierten Therapiekontrolle bei RA-Patienten. Aufgrund der immer besseren Verfügbarkeit von MRT-Geräten in Klinik und Praxis, der vereinfachten MRT-Protokolle und Auswertungsmethoden (z. B. RAMRIS-5) und der aufgeführten neuen Erkenntnisse sollte – ähnlich wie bei den neuen ASAS(„Assessment of SpondyloArthritis international Society“)-Klassifikationskriterien der Spondyloarthritis – auch bei der RA die MRT eine gesonderte Bewertung erfahren.

Im nun folgenden Studienprogramm soll der Stellenwert dynamischer MRT-Sequenzen im Vergleich zur dynamischen (Power-Doppler-gestützten) Gelenksonographie untersucht werden. Erste Publikationen konnten bereits zeigen, dass dynamische MRT-Sequenzen sehr gut mit dem Ausmaß der Synovialitis korrelieren und sehr sensitiv mit dem Therapieansprechen im Verlauf korrelieren [22,23,24].

Die Zielsetzung des Projekts von Frau Ohrndorf in Berlin ist v. a. die Analyse von bildgebenden (US7-Score [25] bzw. fluoreszenzoptischen Verfahren Rheumascan®) auf Charakteristika hinsichtlich ihrer Funktion als mögliche Biomarker in der Überprüfung einer Therapieantwort (sog. Therapiemonitoring) im Vergleich zu klinischen (z. B. DAS28) und funktionellen Scores (z. B. HAQ [Health assessment Questionnaire]) sowie Laborwerten (z. B. CRP/BSG) bei Patienten mit früher RA.

In der Analyse von n = 75 Patienten (76 % weiblich, mittleres Alter 56 Jahre) mit früher RA (mittlere Erkrankungsdauer 6 Monate), die über 1 Jahr unter zusätzlicher (zu den klinischen, funktionellen und laborchemischen Parametern) Erhebung des US7-Scores verlaufsuntersucht worden sind, konnte gezeigt werden, dass der US7-Synovitisscore sowohl im B‑Bild als auch im Power-Doppler eine gewisse prädiktive Power für eine Therapieantwort nach 3 Monaten hat, hierbei jedoch ohne Vorteil gegenüber dem DAS28 ist. Dies wird zurzeit in einer breiteren Analyse unter Berücksichtigung einer höheren Patientenanzahl, der individuellen Therapien sowie Therapieumstellungen weiter untersucht.

Von n = 35 Patienten wurden abgeschlossene Visiten zur Xiralite-Untersuchung (Baseline und Woche 52) ausgewertet. Das Xiralite-Verfahren wurde standardisiert angewendet, d. h. es erfolgte nach i. v.-Applikation von Indocyaningrün (ICG) eine Aufnahme beider Hände über 6 min (pro Sekunde 1 Bild, d. h. 360 Bilder in Summe, außerdem automatisiertes Bild im sog. PrimaVista[PV]-Modus); die 360 Bilder wurden nach 3 prädefinierten Phasen (Phase 1–3 [26]) sowie im PV-Modus ausgewertet, wozu jedes Gelenk (n = 30 Gelenke pro Patient) einzeln unter Anwendung des Fluorescence Optical Imaging Disease Activity Scores (FOIAS; [27]) auf einer Skala von 0–3 betrachtet wurde und daraus Summenscores berechnet worden sind. Insgesamt wurden 1050 Gelenke (Handgelenke, MCP, proximale Interphalangealgelenke [PIP], Articulationes interphalangeales distales [DIP]) im Xiralite ausgewertet, und die Ergebnisse zeigen, dass sich der Summenscore in der Phase 1 signifikant von 5,0 (Median; Rangweite 0,0–70,91) auf 1,0 (Median; Rangweite 0,0–32,0; p = 0,0045) nach 52 Wochen reduziert hat. Für die anderen Xiralite-Auswertungsphasen (Phase 2 und 3 sowie PV-Modus) ergaben sich keine signifikanten Veränderungen der Summenscores nach 52 Wochen. Anhand dieser Ergebnisse zeigt die Phase 1 des FOI ein signifikantes Therapieansprechen; die Bedeutung der anderen FOI-Phasen muss noch weiter evaluiert werden.

In den Projekten in München (Projektleiter: Hendrik Schulze-Koops) haben sich Mathias Grünke und Matthias Witt mit der Wertigkeit von Sonographiebefunden an der Hand für die RA beschäftigt. Sie konnten zunächst zeigen, dass Erweiterungen des Gelenkspaltes in den kleinen Gelenken der Hände bei einer großen Anzahl von Gesunden vorliegen und dass daher geringe Kapseldistensionen bis zum Grad 1 im Handgelenk und den Fingergelenken keine Aussage über das Vorliegen einer entzündlich rheumatischen Erkrankung erlauben [34] und deshalb nicht als Biomarker eines erwarteten Erkrankungsverlaufes herangezogen werden dürfen. In einem zweiten Projekt konnte die Arbeitsgruppe zeigen, dass eine Ultraschalluntersuchung der Fingergelenke von dorsal Vorteile gegenüber einer Untersuchung von palmar aufweist, da der dorsale Zugang insbesondere für Powerdopplersignale als Hinweis einer Synovialitis eine erheblich höhere Sensitivität aufwies als der palmare Zugang. Diese Ergebnisse sollten bei der Bewertung von pathologischen Ultraschallbefunden im Hinblick auf eine entzündlich rheumatische Erkrankung und ihrer Aktivität berücksichtigt werden [35].

Zentralprojekte

Drei weitere Projekte sind als zentrale Projekte aufgestellt. Dazu gehören die Bioinformatik, die den Austausch von Informationen zwischen den verschiedenen Standorten organisiert, sowie Biobanking, das die standardisierte Probenerhebung und den Austausch zwischen den dezentralen Lagerorten organisiert, und die Biometrie für die Auswertung der Ergebnisse.

Bioinformatik

Ziel dieses von Herrn Häupl in Berlin koordinierten Projektes ist die Vereinheitlichung der Datenablage. Mit der klinischen Datenbank ist eine Vernetzung zwischen Klinik und Forschung und zwischen den verschiedenen Standorten möglich. Durch einen modularen Aufbau der Datenbank werden getrennte Verwaltungseinheiten für klinische und Forschungsdaten möglich sowie die Anbindung an eine Biobank. Ferner werden die aktuellen Vorgaben für Ethik- und Datenschutz berücksichtigt. Das Projekt liefert die bioinformatischen Grundlagen für die verschiedenen Biomarker-Projekte im Verbund ArthroMark. Hierzu gehören v. a. die Analyse und Bereitstellung von Transkriptionsdaten aus Untersuchungen von klinischen Proben sowie die Zusammenstellung einer Vielzahl von sog. Referenzdatensätzen aus dem immer größer werdenden Repositorium für Transkriptionsdaten am NCBI (National Center for Biotechnology Information) in Bethesda, USA. Diese bieten eine grundlegende Verbesserung in der funktionellen Interpretation von Genexpressionsunterschieden aus Transkriptionsdaten von klinischen Proben, sodass eine verbesserte Selektion von Biomarkerkandidaten erfolgen kann. Neben diesen genomweiten Untersuchungen wurden weitere Werkzeuge für die statistische Analyse der Biomarkerergebnisse aufgebaut, insbesondere der zytometrischen Untersuchung von Blut und Gelenkflüssigkeit, für die der Analysealgorithmus immunoClust entwickelt wurde [5, 28].

Biobanking

Dieses Projekt, koordiniert von Herrn Stuhlmüller in Berlin, ist auf dezentrale Datenverwaltung und Probenlagerung ausgerichtet [28]. Die Probenakquise von Patienten mit RA und Patienten mit anderen rheumatologischen Erkrankungen findet seit mehr als 9 Jahren statt. Mittlerweile beinhaltet die Probenbank mehr als 10.000 Patientenproben, die sich aus Serum, Plasma, Synovialflüssigkeit, Synovialgewebe, aufgereinigten Blutzellsubpopulationen (Monozyten, B‑Zellen, T‑Zellen, NK-Zellen [natürliche Killerzellen] u. a.) zusammensetzen. Bis dato wurden >2800 PAXgene-Proben, ca. 5600 Serum‑/Plasmaproben, ca. 120 synoviale Flüssigkeitsproben, ca. 100 Synovialgewebsproben und 1750 Proben für genetische Fragestellungen asserviert [29]. Die Probensammlung setzt sich zum größten Teil aus Proben von Patienten mit RA (n ≥ 4800 Visits), Osteoarthrose (n ≥ 280 Visits), systemischem Lupus erythematodes und gemischter Kollagenose (n ≥ 75 Visits), axialen Spondyloarthritiden (n ≥ 160 Visiten) und von Patienten mit anderen Erkrankungen des rheumatologischen Formenkreises (n ≥ 380) zusammen.

Die Probenaufbereitung erfolgt nach standardisierten Protokollen und gewährleistet deshalb vergleichbare Untersuchungsergebnisse. Somit bietet sich die Möglichkeit, in Zusammenarbeit mit forschungs- und entwicklungsorientierten Projektpartnern im Verbund ArthroMark Biomarkertests zu etablieren. In der von der klinischen Datenbank aus datenschutzrechtlichen Gründen getrennten Probendatenbank sind die archivierten Proben nach Lagerungsort, Datum, Probenart, Volumen etc. erfasst und stehen den Kollegen aus dem ArthroMark-Verbund und weiteren Kooperationspartnern zur Verfügung.

Biometrie

Ziel des Projekts von Herrn Mansmann und Frau Le in München ist die Erstellung valider statistischer Modelle für Biomarker in Diagnose, Prognose sowie Therapieentscheidung bei Patienten mit RA bzw. axSpA. Die interessierenden Biomarker umfassen innovative molekulare, zelluläre und bildgebende Informationen. Für die Studien im Verbund ArthroMark wurden Assoziationsanalysen zu Baseline [20] und longitudinale Analysen zur dynamischen Prädiktion durchgeführt. Aufgrund der beschränkten Patientenzahl in den Studien konnte keine Validierung an neuen Patienten durchgeführt werden. Es wurden deshalb innovative Verfahren zur Kreuzvalidierung eingesetzt. Um zuverlässigere Modelle für prognostische bzw. prädiktive Biomarker in der Indikation rheumatoider Erkrankungen zu entwickeln, würde der Aufbau von Registern und Biobanken deren Entwicklung und Validierung fördern [30].

Perspektiven

Die demografische Entwicklung hat zur Folge, dass rheumatische Erkrankungen drastisch zunehmen werden. In der Betreuung der Arthritiden sind die frühzeitige Erkennung und erfolgreiche Behandlung ausschlaggebend. Im Verbund ArthroMark sollen neue Marker für die Diagnose, Prognose und Prädiktion der Therapieentscheidungen etabliert werden. Das Ziel ist nicht nur, eine nebenwirkungsarme, gezielte und kosteneffektive Therapie der Arthritiden zu etablieren, sondern auch, die individuelle molekulare Pathologie besser aufzuklären, um möglicherweise Behandlungen zu entwickeln, die eine Heilung der Patienten in Aussicht stellen. Die Erkenntnisse im Verbund ArthroMark werden nicht nur Patienten mit rheumatischen Erkrankungen helfen, sondern allgemein zu einem besseren Verständnis in der Diagnostik und Therapie entzündlicher Erkrankungen führen.