Die Fraktionierung von Blutplasma bezeichnet die allgemeinen Verfahren zur Trennung der verschiedenen Bestandteile des Blutplasmas , welches wiederum ein durch Blutfraktionierung gewonnener Bestandteil des Blutes ist . Plasma-abgeleitete Immunglobuline eröffnen neue Perspektiven in der Behandlung einer Vielzahl von autoimmunen Entzündungskrankheiten .
Blutplasma
Blutplasma ist der flüssige Bestandteil des Vollbluts und macht etwa 55 % des gesamten Blutvolumens aus. Es besteht hauptsächlich aus Wasser mit geringen Mengen an gelösten Mineralien, Salzen, Ionen, Nährstoffen und Proteinen. Im Vollblut sind rote Blutkörperchen , Leukozyten und Blutplättchen im Plasma suspendiert.
Plasmaproteine
Plasma enthält eine Vielzahl von Proteinen, darunter Albumin , Immunglobuline und Gerinnungsproteine wie Fibrinogen . [ 1 ] Albumin macht etwa 60 % des Gesamtproteins im Plasma aus und liegt in Konzentrationen zwischen 35 und 55 mg/ml vor. [ 2 ] Es trägt maßgeblich zum osmotischen Druck des Blutes bei und dient als Transportmolekül für schlecht wasserlösliche Moleküle wie fettlösliche Hormone , Enzyme , Fettsäuren , Metallionen und pharmazeutische Wirkstoffe. [ 3 ] Albumin ist aufgrund seiner siebzehn Disulfidbrücken strukturell stabil und zeichnet sich durch die höchste Wasserlöslichkeit und den niedrigsten isoelektrischen Punkt (pI) aller Plasmaproteine aus. Dank seiner strukturellen Integrität bleibt Albumin auch unter Bedingungen stabil, unter denen die meisten anderen Proteine denaturieren .
Plasmaproteine für die klinische Anwendung
Viele Proteine im Plasma haben wichtige therapeutische Anwendungen. [ 1 ] Albumin wird häufig zur Wiederherstellung und Aufrechterhaltung des Blutvolumens nach traumatischen Verletzungen , während Operationen und bei Plasmaaustausch eingesetzt . [ 3 ] Da Albumin das am häufigsten vorkommende Protein im Plasma ist, ist seine Anwendung möglicherweise am bekanntesten. Viele andere Proteine, obwohl sie in geringen Konzentrationen vorhanden sind, können jedoch wichtige klinische Anwendungen haben. [ 1 ] Siehe Tabelle unten. [ 1 ]
| Plasmakomponente | Gründe für die Verwendung |
|---|---|
| Faktor VIII | Hämophilie A |
| Faktor IX | Hämophilie B |
| Faktor X | angeborener Mangel |
| Faktor XIII | angeborener Mangel |
| PCC-Komplex | Antikoagulanzien -Überdosis Faktor-II- und Faktor-X- Mangel , falls Faktor X nicht verfügbar ist , Lebererkrankung |
| Immunoglobulin | passive Prophylaxe Immundefektkrankheiten , bestimmte Formen der immunthrombozytopenischen Purpura, Guillain-Barré-Syndrom, Polyneuropathien |
| Antithrombin III | angeborener Mangel |
| Fibrinogen | angeborener Mangel massive Blutung |
| C1-Inhibitor | hereditäres Angioödem |
| Albumin | Hypoalbuminämie Aszites – Wiederherstellung des Blutvolumens bei Trauma-, Verbrennungs- und Operationspatienten |
| Alpha-I-Antitrypsin | erbliche Mängel |
Plasmabehandlung
Wenn das Ziel der Plasmaaufbereitung die Gewinnung einer hochreinen Plasmakomponente zur Injektion oder Transfusion ist , muss diese hochrein sein. Das erste praktikable Verfahren zur Fraktionierung von Blutplasma im großen Maßstab wurde von Edwin J. Cohn während des Zweiten Weltkriegs entwickelt . Es ist als Cohn-Verfahren (oder Cohn-Methode ) bekannt. Dieses Verfahren wird auch als Kaltethanol-Fraktionierung bezeichnet, da es die schrittweise Erhöhung der Ethanolkonzentration in der Lösung bei 5 °C und 3 °C beinhaltet. [ 3 ] Das Cohn-Verfahren nutzt die unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Plasmaproteine, insbesondere die hohe Löslichkeit und den niedrigen isoelektrischen Punkt (pI) von Albumin. Mit der stufenweisen Erhöhung der Ethanolkonzentration von 0 % auf 40 % sinkt der pH-Wert von neutral (pH ~ 7) auf etwa 4,8, was nahe am pI von Albumin liegt. [ 3 ] In jeder Stufe fallen bestimmte Proteine aus der Lösung aus und werden entfernt. Das Endprodukt ist gereinigtes Albumin. Es existieren mehrere Varianten dieses Verfahrens, darunter eine von Nitschmann und Kistler entwickelte Methode, die weniger Schritte benötigt und Zentrifugation und Massengefrieren durch Filtration und Diafiltration ersetzt. [ 1 ] [ 3 ]
Neuere Methoden zur Albuminreinigung ergänzen das Cohn-Verfahren und seine Varianten um zusätzliche Reinigungsschritte, während andere chromatographische Verfahren einsetzen , wobei einige Methoden rein chromatographisch sind. [ 3 ] Die chromatographische Albuminaufbereitung als Alternative zum Cohn-Verfahren entstand Anfang der 1980er Jahre, fand jedoch aufgrund der unzureichenden Verfügbarkeit großtechnischer Chromatographieanlagen erst später breite Anwendung. [ 3 ] Chromatographische Verfahren beginnen in der Regel mit kryogen abgereichertem Plasma, das mittels Diafiltration oder Pufferaustauschchromatographie einem Pufferaustausch unterzogen wird, um es für die nachfolgenden Ionenaustauschchromatographie- Schritte vorzubereiten. [ 3 ] Nach dem Ionenaustausch folgen üblicherweise weitere chromatographische Reinigungsschritte und ein Pufferaustausch. [ 3 ]
Weitere Informationen finden Sie unter Chromatographie in der Blutverarbeitung .
Plasma für analytische Anwendungen
Neben den klinischen Anwendungen verschiedener Plasmaproteine findet Plasma auch in der Analytik vielfältige Verwendung. Plasma enthält zahlreiche Biomarker , die bei der klinischen Diagnostik von Krankheiten eine Rolle spielen können , und die Trennung von Plasma ist ein notwendiger Schritt zur Erweiterung des menschlichen Plasmaproteoms .
Plasma in der klinischen Diagnostik
Plasma enthält eine Vielzahl von Proteinen, von denen viele als Biomarker dienen und auf das Vorliegen bestimmter Erkrankungen hinweisen können. Die 2D-Gelelektrophorese ist derzeit die wichtigste Methode zur Entdeckung und zum Nachweis von Biomarkern im Plasma. Dabei werden Plasmaproteine auf einem Gel getrennt, indem Unterschiede in ihrer Größe und ihrem isoelektrischen Punkt (pI) ausgenutzt werden . Da potenzielle Krankheitsbiomarker im Plasma in sehr geringen Konzentrationen vorliegen können, müssen Plasmaproben für genaue Ergebnisse mittels 2D-Gelelektrophorese aufbereitet werden. Diese Aufbereitungsverfahren dienen dazu, Verunreinigungen zu entfernen, die den Nachweis von Biomarkern beeinträchtigen könnten, die Proteine für die 2D-Gelelektrophorese zu solubilisieren und das Plasma so aufzubereiten, dass der Verlust von Proteinen in niedriger Konzentration minimiert, die hochkonzentrierten Proteine aber optimal entfernt werden.
Die Zukunft der Labordiagnostik liegt in der Lab-on-a-Chip -Technologie, die das Labor direkt zum Patienten bringt . Dabei werden alle Schritte des Analyseprozesses – von der Plasmagewinnung aus Vollblut bis zum finalen Analyseergebnis – auf einem kleinen mikrofluidischen Chip integriert . Dies ist vorteilhaft, da es die Bearbeitungszeit verkürzt, die Steuerung von Variablen durch Automatisierung ermöglicht und die arbeitsintensiven und probenverschwendenden Schritte aktueller Diagnoseverfahren eliminiert.
Erweiterung des menschlichen Plasmaproteoms
Das menschliche Plasmaproteom kann Tausende von Proteinen enthalten. Ihre Identifizierung stellt jedoch aufgrund der großen Bandbreite ihrer Konzentrationen eine Herausforderung dar. Einige Proteine mit geringer Häufigkeit können in Pikogramm- (pg/mL) Konzentrationen vorliegen, während Proteine mit hoher Häufigkeit in Milligramm- (mg/mL) Konzentrationen auftreten können . Viele Ansätze zur Erweiterung des menschlichen Plasmaproteoms überwinden diese Schwierigkeit durch die Kombination von Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) oder Umkehrphasen-Flüssigkeitschromatographie (RPLC) mit hocheffizienter Kationenaustauschchromatographie und anschließender Tandem -Massenspektrometrie zur Proteinidentifizierung. [ 2 ] [ 4 ]
Siehe auch
Referenzen
- ^ a b c d e Brodniewicz-Proba, T. 1991. „Fraktionierung von Humanplasma und der Einfluss neuer Technologien auf die Verwendung und Qualität von Plasmaprodukten“. Blood Reviews . Band 5. S. 245–57.
- ^ a b Shen, Y., Jacobs, JM, et al. 2004. „Ultra-High-Efficiency Strong Cation Exchange LC/RPLC/MS/MS for High Dynamic Range Characterization of the Human Plasma Proteome“. Anal Chem. Vol. 76. S. 1134–44.
- ^ a b c d e f g h i Matejtschuk, P., Dash, CH und Gascoigne, EW 2000. „Herstellung von Humanalbuminlösung: ein sich kontinuierlich entwickelndes Kolloid“. British Journal of Anaesthesia . Band 85. S. 887–95.
- ^ Wu, S., Choudhary, G., et al. 2003. „Evaluation of Shotgun Sequencing for Proteomic Analysis of Human Plasma Using HPLC coupled with Either Ion Trap or Fourier Transform Mass Spectrometry“. Journal of Proteome Research . Vol. 2. S. 383–93.
