Biomarkører for miljøeksponering i Parkinsons sygdom opdaget

Et forskerhold fra Northwestern Medicine har opdaget nye DNA-methyleringsmønstre i blodet hos patienter med Parkinsons sygdom, ifølge resultater offentliggjort i tidsskriftet Annals of Neurology.

Studiet, ledet af Paulina Gonzalez-Latapi, MD, MS, adjunkt i Division of Movement Disorders på Ken og Ruth Daveys neurologiske afdeling, demonstrerer potentialet ved at bruge DNA-methylering som en biomarkør og et diagnostisk værktøj til at identificere sygdomsrisiko hos patienter.

Parkinsons sygdom opstår, når visse områder af hjernen mister evnen til at producere dopamin og i sidste ende regulere bevægelse. Tilstanden rammer mere end seks millioner mennesker verden over, ifølge Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research.

Ud over de kendte genetiske årsager til Parkinsons sygdom tyder nyere undersøgelser også på, at miljøfaktorer kan øge risikoen for at udvikle sygdommen. Forståelsen af miljøfaktorer og genetiske mutationers indvirkning på risikoen for at udvikle sygdommen er dog fortsat dårligt forstået.

I den aktuelle undersøgelse undersøgte forskerne DNA-methyleringsprofiler fra blodprøver fra 196 patienter med Parkinsons sygdom og 86 raske deltagere, der var tilmeldt Parkinson's Progression Markers Initiative (PPMI)-undersøgelsen.

"DNA-methylering tjener på en måde som en erindring om tidligere miljømæssige eksponeringer, der i sidste ende ændrer methyleringssignaturerne i vores celler og kroppe," sagde Gonzalez-Latapi.

Forskerne analyserede først genomomfattende metyleringsdata for at identificere metyleringsændringer i deltagernes fuldblodsprøver (bestående af røde blodlegemer, hvide blodlegemer og blodplader) over den treårige undersøgelsesperiode. De integrerede derefter disse data med genekspressionsdata opnået gennem RNA-sekventering. Ved hjælp af en række forskellige tilgange fandt teamet 75 differentielt udtrykte gener med forskellige metyleringsmønstre hos Parkinsonspatienter sammenlignet med raske kontrolpersoner.

Berigelse af signalveje for differentielt methylerede regioner (DMR'er) ved baseline. Cirkelstørrelsen repræsenterer antallet af gener, der tilhører hver signalvej (større cirkel = flere gener). Kilde: Annals of Neurology (2024). DOI: 10.1002/ana.26923

Specifikt blev der observeret konsistente forskelle i DNA-methylering i CYP2E1-genet fra baseline og gennem hele den treårige undersøgelsesperiode. CYP2E1-proteinet er kendt for at metabolisere substrater, herunder pesticider, hvis eksponering tidligere har været forbundet med udviklingen af Parkinsons sygdom, ifølge Gonzalez-Latapy.

"Dette er et vigtigt skridt i retning af at afdække de komplekse interaktioner, der forekommer ved Parkinsons sygdom, og det kan bane vejen for at identificere potentielle biomarkører til tidlig diagnose og progression," sagde Gonzalez-Latapy.

"Karakterisering af DNA-methylering og genekspressionsmønstre i blodet har potentiale til at hjælpe os med at forstå de komplekse interaktioner mellem miljømæssige og genetiske faktorer i udviklingen af Parkinsons sygdom," sagde Dimitri Crane, MD, Ph.D., Aaron Montgomery Ward-professor og Ken and Ruth Davey Chair i Neurologisk Institut, seniorforfatter af studiet.

"Fra et bredere perspektiv vil sådanne patientbaserede studier hjælpe med at klassificere patienter med Parkinsons sygdom gennem et biologisk perspektiv, hvilket i sidste ende vil fremme udviklingen af mere præcise behandlinger for patienter med forskellige undertyper af sygdommen."

González-Latapy sagde, at hendes team fremadrettet planlægger at studere DNA-methyleringsdata hos patienter i prodromalfasen af Parkinsons sygdom - dem, der er i risiko for at udvikle sygdommen, men endnu ikke viser symptomer. De håber også at undersøge, hvordan miljømæssige eksponeringer, såsom pesticideksponering, påvirker ændringer i methylering hos patienter over tid, tilføjede hun.