Parkinson-Krankheit (PD) entsteht, wenn bestimmte Gehirnregionen ihre Fähigkeit verlieren, Dopamin zu produzieren und somit Bewegungen zu regulieren. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind weltweit mehr als 8,5 Millionen Menschen von der chronisch fortschreitenden neurodegenerativen Erkrankung betroffen. Neben den bekannten genetischen Ursachen von Parkinson deuten neuere Forschungen darauf hin, dass Umweltfaktoren das Krankheitsrisiko erhöhen können. Die Auswirkungen von Umwelteinflüssen und genetischen Mutationen auf das Parkinson-Risiko sind jedoch noch nicht ausreichend erforscht. In einer kürzlich in der Fachzeitschrift 'Annals of Neurology ' veröffentlichten Studie wurde das Potenzial der DNA-Methylierung als Biomarker und Diagnoseinstrument zur Ermittlung des Krankheitsrisikos bei Patienten mit Parkinson-Krankheit herausgestellt.
Analyse von Methylierungs- und Genexpressionsdaten
Das Forschungsteam des Ken & Ruth Davee Department of Neurology der Feinberg School of Medicine der Northwestern University in Chicago, Illinois, untersuchte DNA-Methylierungsprofile aus Blutproben von 196 Parkinson-Patienten und 86 gesunden Kontrollpersonen, die an der Parkinson Progression Markers Initiative (PPMI)-Studie teilnahmen.
„Die DNA-Methylierung dient in gewisser Weise als Erinnerung an frühere Umwelteinflüsse, die letztlich die Methylierungssignaturen in unseren Zellen und unserem Körper verändern“, erklärte Studienleiterin Gonzalez-Latapi.
Zunächst analysierten die Forschenden genomweite Methylierungsdaten, um Methylierungsänderungen in den Vollblutproben der Teilnehmenden über einen dreijährigen Studienzeitraum zu identifizieren. Anschließend integrierten sie diese Daten mit Genexpressionsdaten, die durch RNA-Sequenzierung gewonnen wurden.
Identifikation von 75 Genen bei Parkinson-Patienten
Das Team identifizierte 75 unterschiedlich exprimierte Gene mit differenten Methylierungsmustern bei Parkinson-Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. Besonders bemerkenswert waren die konsistenten Unterschiede in der DNA-Methylierung innerhalb des CYP2E1-Gens über den gesamten dreijährigen Studienzeitraum. Das CYP2E1-Protein metabolisiert Substanzen wie Pestizide, deren Exposition bereits mit der Entwicklung von Parkinson in Verbindung gebracht wurde, so Gonzalez-Latapi.
„Dies ist ein bedeutender Schritt zur Entschlüsselung der komplexen Wechselwirkungen, die bei der Parkinson-Krankheit eine Rolle spielen, und könnte den Weg zur Bestimmung potenzieller Biomarker für die Früherkennung und das Fortschreiten der Krankheit ebnen“, erklärt Gonzalez-Latapi. Dimitri Krainc, Hauptautor der Studie und Vorsitzender des Fachbereichs Neurologie an der Northwestern University Feinberg School of Medicine, fügt hinzu:
„Die Charakterisierung von DNA-Methylierungs- und Genexpressionsmustern im Blut birgt das Potenzial, uns dabei zu helfen, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Umwelt- und genetischen Faktoren bei der Entstehung der Parkinson-Krankheit zu verstehen.“
Biologische Brille als Kategorisierungsmöglichkeit
Solche patientenbasierten Studien tragen dazu bei, Parkinson-Patienten durch eine „biologische Brille“ zu kategorisieren. Das würde die Entwicklung präziserer Behandlungen für Patienten mit unterschiedlichen Subtypen der Krankheit erleichtern, so Krainc.
Das Team plant nun, DNA-Methylierungsdaten von Patienten zu untersuchen, die sich in der prodromalen Phase von Parkinson befinden – also bei denen, die ein erhöhtes Krankheitsrisiko haben, aber noch keine Symptome zeigen. Darüber hinaus wollen die Forschenden untersuchen, wie Umwelteinflüsse, einschließlich der Exposition gegenüber Pestiziden, im Laufe der Zeit Methylierungsänderungen bei Patienten beeinflussen könnten.
