Fraktionierung von Blutplasma - Blood plasma fractionation

Blutplasma - Fraktionierung bezieht sich auf die allgemeinen Verfahren der verschiedenen Komponenten des Trennens Blutplasma , die wiederum Bestandteil von Blut durch erhaltenen Blutfraktionierung . Aus Plasma gewonnene Immunglobuline geben dem Gesundheitswesen bei einer Vielzahl von entzündlichen Autoimmunerkrankungen eine neue Perspektive . Diese weit verbreitete Anwendbarkeit wird voraussichtlich die Marktaussichten für die Plasmafraktionierung nutzen, die mit einer bemerkenswerten CAGR von 7% verbunden ist. Es wird erwartet, dass die COVID-19- Pandemie Wachstumschancen für den Markt für Plasmafraktionierung eröffnet.

Blutplasma

Blutplasma ist der flüssige Bestandteil von Vollblut und macht etwa 55 % des gesamten Blutvolumens aus. Es besteht hauptsächlich aus Wasser mit geringen Mengen an Mineralien, Salzen, Ionen, Nährstoffen und Proteinen in Lösung. 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 . Albumin macht etwa 60 % des Gesamtproteins im Plasma aus und liegt in Konzentrationen zwischen 35 und 55 mg/ml vor. Es trägt hauptsächlich zum osmotischen Druck des Blutes bei und fungiert als Trägermolekül für Moleküle mit geringer Wasserlöslichkeit wie fettlösliche Hormone , Enzyme , Fettsäuren , Metallionen und pharmazeutische Verbindungen. Albumin ist aufgrund seiner siebzehn Disulfidbindungen strukturell stabil und einzigartig, da es die höchste Wasserlöslichkeit und den niedrigsten isoelektrischen Punkt (pI) der Plasmaproteine ​​aufweist. Aufgrund der strukturellen Integrität von Albumin bleibt es unter Bedingungen stabil, bei denen die meisten anderen Proteine denaturieren .

Plasmaproteine ​​für die klinische Anwendung

Viele der Proteine ​​im Plasma haben wichtige therapeutische Anwendungen. Albumin wird häufig verwendet, um das Blutvolumen nach traumatischen Verletzungen , während Operationen und während des Plasmaaustauschs aufzufüllen und aufrechtzuerhalten . Da Albumin das im Plasma am häufigsten vorkommende Protein ist, ist seine Verwendung möglicherweise am bekanntesten, aber viele andere Proteine ​​können, obwohl sie in geringen Konzentrationen vorliegen, wichtige klinische Anwendungen haben. Siehe Tabelle unten.

Beispiele für Plasmakomponenten für den klinischen Einsatz
Plasmakomponente Gründe für die Verwendung
Faktor VIII Hämophilie A
Faktor IX Hämophilie B
Faktor X angeborener Mangel
Faktor XIII angeborener Mangel
PCC-Komplex gerinnungshemmende Überdosierung

Faktor II und Faktor X wenn Faktor X nicht verfügbar Mangel Lebererkrankung

Immunoglobulin passive Prophylaxe

Immunschwäche - Erkrankungen
einige Arten von Immunthrombozytopenie
Guillain-Barré - Syndrom
Polyneuropathien

Antithrombin III angeborener Mangel

disseminierte intravasale Koagulopathie

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

Emphysem und COPD- Zirrhose

Plasmabearbeitung

Wenn das ultimative Ziel der Plasmaverarbeitung eine gereinigte Plasmakomponente zur Injektion oder Transfusion ist , muss die Plasmakomponente hochrein sein. Das erste praktische 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. Dieser Prozess wird auch als kalte Ethanolfraktionierung bekannt , da sie nach und nach der zunehmenden beinhalten Konzentration von Ethanol in der Lösung bei 5 ° C und 3 ° C. Der Cohn-Prozess nutzt die Unterschiede in den Eigenschaften der verschiedenen Plasmaproteine, insbesondere die hohe Löslichkeit und den niedrigen pI von Albumin. Wenn die Ethanolkonzentration stufenweise von 0 % auf 40 % erhöht wird, wird der [pH] von neutral (pH ~ 7) auf etwa 4,8 gesenkt, was nahe dem pI von Albumin liegt. In jeder Stufe werden bestimmte Proteine aus der Lösung ausgefällt und entfernt. Der endgültige Niederschlag ist gereinigtes Albumin. Es gibt mehrere Variationen dieses Verfahrens, einschließlich einer angepassten Methode von Nitschmann und Kistler, die weniger Schritte verwendet und Zentrifugation und Massengefrierverfahren durch Filtration und Diafiltration ersetzt.

Einige neuere Methoden der Albuminreinigung fügen dem Cohn-Prozess und seinen Variationen zusätzliche Reinigungsschritte hinzu, während andere Chromatographie beinhalten , wobei einige Methoden rein chromatographisch sind. Die chromatographische Albuminverarbeitung als Alternative zum Cohn-Verfahren entstand in den frühen 1980er Jahren, wurde jedoch erst später aufgrund der unzureichenden Verfügbarkeit von großtechnischen Chromatographiegeräten weit verbreitet. Verfahren, die Chromatographie beinhalten, beginnen im Allgemeinen damit, dass kryoabgereichertes Plasma einem Pufferaustausch über entweder Diafiltration oder Pufferaustauschchromatographie unterzogen wird, um das Plasma für die folgenden Ionenaustauschchromatographieschritte vorzubereiten . Nach dem Ionenaustausch folgen in der Regel weitere chromatographische Reinigungsschritte und Pufferaustausch.

Für weitere Informationen siehe Chromatographie in der Blutverarbeitung .

Plasma für analytische Zwecke

Zusätzlich zu den klinischen Verwendungen einer Vielzahl von Plasmaproteinen hat Plasma viele analytische Verwendungen. Plasma enthält viele Biomarkern , die eine Rolle spielen können in der klinischen Diagnose von Krankheiten und eine Trennung von Plasma ist ein notwendiger Schritt in der Erweiterung des menschlichen Plasma - Proteom .

Plasma in der klinischen Diagnostik

Plasma enthält eine Fülle von Proteinen, von denen viele als Biomarker verwendet werden können, um das Vorhandensein bestimmter Krankheiten bei einem Individuum anzuzeigen. Derzeit ist die 2D-Elektrophorese die primäre Methode zur Entdeckung und Detektion von Biomarkern im Plasma. Dies beinhaltet die Trennung von Plasmaproteinen auf einem Gel unter Ausnutzung von Unterschieden in ihrer Größe und ihrem pI . Potenzielle Biomarker für Krankheiten können in sehr geringen Konzentrationen im Plasma vorhanden sein, daher müssen Plasmaproben einem Vorbereitungsverfahren unterzogen werden, um genaue Ergebnisse mit der 2D-Elektrophorese zu erhalten. Diese Vorbereitungsverfahren zielen darauf ab, Verunreinigungen zu entfernen, die den Nachweis von Biomarkern beeinträchtigen können, die Proteine ​​solubilisieren, dass sie einer 2D-Elektrophorese- Analyse unterzogen werden können , und Plasma mit minimalem Verlust an Proteinen niedriger Konzentration, aber optimaler Entfernung von Proteinen in hoher Menge herzustellen.

Die Zukunft der Labordiagnostik geht in Richtung Lab-on-a-Chip- Technologie, die das Labor an den Point-of-Care bringt . Dabei werden alle Schritte des Analyseprozesses von der anfänglichen Plasmaentfernung aus Vollblut bis zum endgültigen Analyseergebnis auf einem kleinen Mikrofluidikgerät integriert . Dies ist vorteilhaft, da es die Durchlaufzeit verkürzt, die Kontrolle von Variablen durch Automatisierung ermöglicht und die arbeitsintensiven und probenverschwendenden Schritte in aktuellen Diagnoseprozessen beseitigt.

Erweiterung des menschlichen Plasmaproteoms

Das menschliche Plasmaproteom kann Tausende von Proteinen enthalten, deren Identifizierung jedoch aufgrund des breiten Konzentrationsbereichs eine Herausforderung darstellt. Einige Proteine ​​mit geringer Häufigkeit können in Mengen von Pikogramm (pg/ml) vorhanden sein, während Proteine ​​mit hoher Häufigkeit in Mengen von Milligramm (mg/ml) vorhanden sein können. Viele Bemühungen, das menschliche Plasmaproteom zu erweitern, überwinden diese Schwierigkeit durch Kopplung einer Art von Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) oder Umkehrphasenflüssigkeitschromatographie (RPLC) mit hocheffizienter Kationenaustauschchromatographie und anschließender Tandem- Massenspektrometrie zur Proteinidentifizierung.

Siehe auch

Verweise