Biomarkörer för miljöexponering vid Parkinsons sjukdom upptäckt

Ett team av forskare från Northwestern Medicine har upptäckt nya mönster av DNA-metylering i blodet hos patienter med Parkinsons sjukdom, enligt resultat publicerade i Annals of Neurology.

Studien, ledd av Paulina Gonzalez-Latapi (MD, MS), biträdande professor vid avdelningen för rörelsestörningar vid Ken och Ruth Davey Department of Neuroscience, visar potentialen i att använda DNA-metylering som en biomarkör och diagnostiskt verktyg för att identifiera sjukdomsrisk hos patienter.

Parkinsons sjukdom uppstår när vissa delar av hjärnan förlorar förmågan att producera dopamin och i slutändan reglerar rörelser. Tillståndet drabbar mer än sex miljoner människor över hela världen, enligt Michael J. Fox Foundation for Parkinsons Disease Research.

Förutom de redan kända genetiska orsakerna till Parkinsons sjukdom, tyder ny forskning också på att miljöfaktorer kan öka risken för att utveckla sjukdomen. Att förstå effekterna av miljöfaktorer och genetiska mutationer på risken att utveckla sjukdomen är fortfarande dåligt förstådd.

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

"DNA-metylering tjänar 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 genomisk 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 erhållna genom RNA-sekvensering. Med hjälp av olika tillvägagångssätt fann teamet 75 differentiellt uttryckta gener med olika metyleringsmönster hos patienter med Parkinsons sjukdom jämfört med friska kontroller.

Väganrikning för differentiellt metylerade regioner (DMR) vid baslinjen. Cirkelns storlek representerar antalet gener som hör till varje väg (större cirkel = fler gener). Källa: Annals of Neurology (2024). DOI: 10.1002/ana.26923

Särskilt observerades var ihållande skillnader i DNA-metylering i CYP2E1-genen från början 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-Latapi.

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

"Karakteriserande mönster av DNA-metylering och genuttryck i blodet har potentialen att hjälpa oss att förstå de komplexa interaktionerna mellan miljömässiga och genetiska faktorer i utvecklingen av Parkinsons sjukdom", säger Dimitri Crane, M.D., Ph.D., Aaron Montgomery Ward professor och ordförande Ken och Ruth Davey Institutionen för neurovetenskap, senior författare till studien.

"Ur ett bredare perspektiv kommer sådana patientbaserade studier att hjälpa till att klassificera patienter med Parkinsons sjukdom genom en biologisk lins, vilket i slutändan kommer att underlätta utvecklingen av mer exakta behandlingar för patienter med olika undertyper av sjukdomen."

Framåt, sa Gonzalez-Latapi, planerar hennes team att studera DNA-metyleringsdata hos patienter i den prodromala fasen av Parkinsons sjukdom – de som löper risk att utveckla sjukdomen men som ännu inte visar symtom. De hoppas också kunna studera hur miljöexponeringar, såsom exponering för bekämpningsmedel, påverkar metyleringsförändringar hos patienter över tid, tillade hon.