Katharina Karch

• Immune-mediated polyneuropathies like chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy or Guillain-Barré syndrome are rare diseases of the peripheral nervous system. A subgroup of patients harbors autoantibodies against nodal or paranodal antigens, associated with a distinct phenotype and treatment response. In a part of patients with pathologic paranodal or nodal immunoreactivity the autoantigens remain difficult or impossible to determine owing to limitations of the used detection approach - usually ELISAsImmune-mediated polyneuropathies like chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy or Guillain-Barré syndrome are rare diseases of the peripheral nervous system. A subgroup of patients harbors autoantibodies against nodal or paranodal antigens, associated with a distinct phenotype and treatment response. In a part of patients with pathologic paranodal or nodal immunoreactivity the autoantigens remain difficult or impossible to determine owing to limitations of the used detection approach - usually ELISAs (enzyme-linked-immunosorbent-assays) - and incomplete knowledge of the possible autoantigens. Due to their high-throughput, low sample consumption and high sensitivity as well as the possibility to display many putative nodal and paranodal autoantigens simultaneously, peptide microarray-based approaches are prime candidates for the discovery of novel autoantigens, point-of-care diagnostics and, in addition, monitoring of pathologic autoimmune response. Current applications of peptide microarrays are however limited by high false-positive rates and the associated need for detailed follow-up studies and validation. Here, robust peptide microarray-based detection of antibodies and the efficient validation of binding signals by on-chip neutralization is demonstrated. First, autoantigens were displayed as overlapping peptide libraries in microarray format. Copies of the biochips were used for the fine mapping of antibody epitopes. Next, binding signals were validated by antibody neutralization in solution. Since neutralizing peptides are obtained in the process of microarray fabrications, neither throughput nor costs are significantly altered. Similar in-situ validation approaches could contribute to future autoantibody characterization and detection methods as well as to therapeutic research. Areas of application could be expanded to any autoimmune-mediated neurological disease as a long-term vision.…
• Immunvermittelte Polyneuropathien wie die chronisch-inflammatorische demyelinisierende Polyradikuloneuropathie oder das Guillain-Barré-Syndrom sind seltene Erkrankungen des peripheren Nervensystems. Bei einem Teil dieser Patienten lassen sich Autoantikörper gegen nodale oder paranodale Antigene nachweisen, was mit einem bestimmten Phänotyp und Therapienansprechen assoziiert ist. Aufgrund der Einschränkungen verwendeter Detektionsansätze – üblicherweise ELISAs (Enzyme-linked Immunosorbent Assays) – sowie der unvollständigen Kenntnis potenziellerImmunvermittelte Polyneuropathien wie die chronisch-inflammatorische demyelinisierende Polyradikuloneuropathie oder das Guillain-Barré-Syndrom sind seltene Erkrankungen des peripheren Nervensystems. Bei einem Teil dieser Patienten lassen sich Autoantikörper gegen nodale oder paranodale Antigene nachweisen, was mit einem bestimmten Phänotyp und Therapienansprechen assoziiert ist. Aufgrund der Einschränkungen verwendeter Detektionsansätze – üblicherweise ELISAs (Enzyme-linked Immunosorbent Assays) – sowie der unvollständigen Kenntnis potenzieller Autoantigene bleibt es bisher zum Teil schwierig bis unmöglich bei nachgewiesener pathologischer paranodaler bzw. nodaler Immunreaktivität die entsprechenden Autoantigene zu identifizieren. Die hohe Durchsatzleistung, der geringe Verbrauch an Probenmaterial, die hohe Sensitivität sowie die Möglichkeit zahlreiche mutmaßliche nodale und paranodale Autoantigene zeitgleich darzustellen machen Peptid-Microarray-basierte Ansätze zu wesentlichen Kandidaten für die Entdeckung neuer Autoantigene, für Point-of-Care-Diagnostik und darüber hinaus für das Monitoring pathologischer Autoimmunantworten. Durch die hohe Rate falsch positiver Ergebnisse sowie die damit verbundene Notwendigkeit detaillierter Folgestudien und Validierungen sind die gegenwärtigen Anwendungen von Peptid-Microarrays jedoch limitiert. In dieser Arbeit wird eine robuste, Peptid-Microarray-basierte Detektion von Antikörpern sowie eine effiziente Validierung der Bindungssignale mittels On-chip Neutralisation demonstriert. Zuerst wurden die Autoantigene als überlappende Peptidbüchereien im Microarray-Format dargestellt. Kopien der Biochips wurden für die Feinkartierung der Antikörper-Epitope verwendet. Mittels Antikörperneutralisation in Lösung wurden die Bindungssignale anschließend validiert. Da die neutralisierenden Peptide im Microarray- Herstellungsprozess gewonnen werden, ergeben sich weder beim Durchsatz noch bei den Kosten signifikante Änderungen. Vergleichbare In-situ-Validierungsansätze könnten zu künftigen Autoantikörper Charakterisierungen, Detektionsmethoden sowie zu therapeutischen Forschungsansätzen beitragen. Als langfristige Vision könnten die Anwendungsgebiete auf jede beliebige autoimmun-vermittelte neurologische Krankheit ausgeweitet werden.…