Biomarker für Umweltbelastungen bei Parkinson entdeckt
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Ein Forscherteam von Northwestern Medicine hat neue Muster der DNA-Methylierung im Blut von Patienten mit Parkinson-Krankheit entdeckt, wie aus den in den Annals of Neurology veröffentlichten Ergebnissen hervorgeht.
Die von Paulina Gonzalez-Latapi (MD, MS), Assistenzprofessorin in der Abteilung für Bewegungsstörungen der Ken and Ruth Davey-Abteilung für Neurowissenschaften, geleitete Studie zeigt das Potenzial der Verwendung von DNA-Methylierung als Biomarker und Diagnoseinstrument zur Identifizierung des Krankheitsrisikos bei Patienten.
Parkinson-Krankheit tritt auf, wenn bestimmte Bereiche des Gehirns verlieren die Fähigkeit, Dopamin zu produzieren und letztlich die Bewegung zu regulieren. Laut der Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Disease Research sind weltweit über sechs Millionen Menschen von dieser Krankheit betroffen.
Neben den bereits bekannten genetischen Ursachen der Parkinson-Krankheit deuten neuere Forschungsergebnisse auch darauf hin, dass Umweltfaktoren das Risiko für die Erkrankung erhöhen können. Allerdings ist der Einfluss von Umweltfaktoren und genetischen Mutationen auf das Risiko, an der Krankheit zu erkranken, noch immer unzureichend erforscht.
In der aktuellen Studie untersuchten die Forscher DNA-Methylierungsprofile aus Blutproben von 196 Parkinson-Patienten und 86 gesunden Teilnehmern der Studie Parkinson's Progression Markers Initiative (PPMI).
„Die DNA-Methylierung dient in gewisser Weise als Erinnerung an frühere Umwelteinwirkungen, die letztlich die Methylierungssignaturen in unseren Zellen und Körpern verändern“, sagte Gonzalez-Latapi.
Die Forscher analysierten zunächst genomische Methylierungsdaten, um Methylierungsveränderungen in den Vollblutproben der Teilnehmer (bestehend aus roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen und Blutplättchen) über den dreijährigen Studienzeitraum zu identifizieren. Anschließend integrierten sie diese Daten mit Genexpressionsdaten, die durch RNA-Sequenzierung gewonnen wurden. Mithilfe verschiedener Ansätze fand das Team 75 unterschiedlich exprimierte Gene mit unterschiedlichen Methylierungsmustern bei Patienten mit Parkinson-Krankheit im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen.
Pfad-Anreicherung für unterschiedlich methylierte Regionen (DMRs) zu Beginn. Die Größe des Kreises stellt die Anzahl der Gene dar, die zu jedem Pfad gehören (größerer Kreis = mehr Gene). Quelle: Annals of Neurology (2024). DOI: 10.1002/ana.26923
Besonders zu beobachten waren anhaltende Unterschiede in der DNA-Methylierung im CYP2E1-Gen von Beginn an und während des dreijährigen Untersuchungszeitraums. Das CYP2E1-Protein ist dafür bekannt, Substrate zu metabolisieren, darunter Pestizide, deren Exposition laut Gonzalez-Latapi bereits mit der Entwicklung der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht wurde.
„Dies ist ein bedeutender Schritt zur Aufdeckung der komplexen Wechselwirkungen, die bei der Parkinson-Krankheit auftreten, und könnte den Weg zur Identifizierung potenzieller Biomarker für eine frühe Diagnose und ein Fortschreiten der Krankheit ebnen“, sagte Gonzalez-Latapi.
„Die Charakterisierung von Mustern der DNA-Methylierung und Genexpression im Blut kann uns helfen, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Umwelt- und genetischen Faktoren bei der Entwicklung der Parkinson-Krankheit zu verstehen“, sagte Dimitri Crane, M.D., Ph.D., Aaron Montgomery Ward Professor und Vorsitzender der Ken and Ruth Davey-Abteilung für Neurowissenschaften, leitender Autor der Studie.
„Aus einer breiteren Perspektive werden solche patientenbasierten Studien dazu beitragen, Patienten mit Parkinson-Krankheit durch eine biologische Linse zu klassifizieren, was letztendlich die Entwicklung präziserer Behandlungen für Patienten mit verschiedenen Subtypen der Parkinson-Krankheit erleichtern wird. Krankheit."
In Zukunft, so Gonzalez-Latapi, plant ihr Team, DNA-Methylierungsdaten bei Patienten in der Prodromalphase der Parkinson-Krankheit zu untersuchen – bei Patienten, die ein Risiko für die Entwicklung der Krankheit haben, aber noch keine Symptome zeigen. Sie hoffen auch zu untersuchen, wie Umwelteinflüsse wie Pestizidexposition im Laufe der Zeit Methylierungsänderungen bei Patienten beeinflussen, fügte sie hinzu.