Biomarkörer för miljöexponering vid Parkinsons sjukdom upptäckta

Ett forskarteam från Northwestern Medicine har upptäckt nya DNA-metyleringsmönster i blodet hos patienter med Parkinsons sjukdom, enligt resultat publicerade i tidskriften Annals of Neurology.

Studien, som leds av Paulina Gonzalez-Latapi, MD, MS, biträdande professor vid avdelningen för rörelsestörningar vid Ken och Ruth Daveys neurologiska institution, visar potentialen i att använda DNA-metylering som biomarkör och diagnostiskt verktyg för att identifiera sjukdomsrisk hos patienter.

Parkinsons sjukdom uppstår när vissa områden i hjärnan förlorar förmågan att producera dopamin och i slutändan reglera rörelser. Tillståndet drabbar fler än sex miljoner människor världen över, enligt Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research.

Förutom de kända genetiska orsakerna till Parkinsons sjukdom tyder nya studier även på att miljöfaktorer kan öka risken för att utveckla sjukdomen. Det är dock fortfarande dåligt förstådd vilken inverkan miljöfaktorer och genetiska mutationer har på risken för att utveckla sjukdomen.

I den aktuella studien undersökte forskarna DNA-metyleringsprofiler från blodprover från 196 patienter med Parkinsons sjukdom och 86 friska deltagare som ingick i Parkinson's Progression Markers Initiative (PPMI)-studien.

"DNA-metylering fungerar på sätt och vis som ett minne av tidigare miljöexponeringar som i slutändan förändrar metyleringssignaturerna i våra celler och kroppar", sa Gonzalez-Latapi.

Forskarna analyserade först genomomfattande metyleringsdata för att identifiera metyleringsförändringar i deltagarnas helblodsprover (bestående av röda blodkroppar, vita blodkroppar och blodplättar) under den treåriga studieperioden. De integrerade sedan dessa data med genuttrycksdata som erhållits genom RNA-sekvensering. Med hjälp av en mängd olika metoder fann teamet 75 differentiellt uttryckta gener med distinkta metyleringsmönster hos Parkinsonspatienter jämfört med friska kontroller.

Signalvägsberikning för differentiellt metylerade regioner (DMR) vid baslinjen. Cirkelstorleken representerar antalet gener som tillhör varje signalväg (större cirkel = fler gener). Källa: Annals of Neurology (2024). DOI: 10.1002/ana.26923

Mer specifikt noterades konsekventa skillnader i DNA-metylering i CYP2E1-genen från baslinjen och under hela den treåriga studieperioden. CYP2E1-proteinet är känt för att metabolisera substrat, inklusive bekämpningsmedel, vars exponering tidigare har kopplats till utvecklingen av Parkinsons sjukdom, enligt Gonzalez-Latapy.

"Detta är ett viktigt steg mot att reda ut de komplexa interaktioner som uppstår vid Parkinsons sjukdom och kan bana väg för att identifiera potentiella biomarkörer för tidig diagnos och progression", sa Gonzalez-Latapy.

"Att karakterisera DNA-metylering och genuttrycksmönster i blodet har potential att hjälpa oss att förstå de komplexa interaktionerna mellan miljömässiga och genetiska faktorer i utvecklingen av Parkinsons sjukdom", säger Dimitri Crane, MD, Ph.D., Aaron Montgomery Ward-professor och Ken and Ruth Davey-professor vid neurologiska institutionen, seniorförfattare till studien.

"Ur ett bredare perspektiv kommer sådana patientbaserade studier att bidra till att klassificera patienter med Parkinsons sjukdom genom ett biologiskt perspektiv, vilket i slutändan kommer att underlätta utvecklingen av mer precisa behandlingar för patienter med olika subtyper av sjukdomen."

González-Latapy sa att hennes team planerar att studera DNA-metyleringsdata hos patienter i prodromfasen av Parkinsons sjukdom – de som riskerar att utveckla sjukdomen men ännu inte visar symtom. De hoppas också kunna studera hur miljöexponering, såsom exponering för bekämpningsmedel, påverkar metyleringsförändringar hos patienter över tid, tillade hon.