期刊：Acta neuropathologica
影響因子：9.3
主要技術：Olink蛋白質組學
導語
帕金森?。≒D）的分子和細胞水平變化在病癥出現之前已經發生，但目前沒有分子生物標志物可用于早期診斷，預后預測或監測治療反應。本研究通過大規模，多組織和多平臺的蛋白質組學研究，以確定新的生物標志物。作者使用Olink，SomaScan和液相色譜-質譜蛋白質組學三種技術分析了來自七個隊列的4877份腦脊液，血漿和尿液樣本。分析發現在PD患者的CSF、血液或尿液中，數百種蛋白質上調，前驅PD患者具有DAT缺陷和REM睡眠行為障礙或嗅覺喪失，并具有LRRK2和GBA突變。本文提出多種蛋白可能可以作為早期PD的標志物，包括DDC、SUMF1、DPP7、ENPEP、WFDC2等。其中DDC催化多巴胺合成的最后一步，在未經治療的PD、前驅PD和GBA或LRRK 2突變攜帶者的CSF和尿液中一致上調。CSF DDC水平與未經治療的PD患者的臨床癥狀高度相關，可用于準確診斷PD和前驅PD。尿液和CSF DDC有望作為PD的早期診斷和預后標志物，用于臨床護理和轉化研究。
主要技術
Olink蛋白質組學
研究結果
作者利用五個獨立的斯坦福大學研究隊列（斯坦福大學-5x）和兩個獨立的隊列（PPMI1，PPMI2）以確定本研究中的生物標志物（圖1）。作者使用Olink和SomaScan兩種方法分析來自斯坦福大學-5x的血液和CSF蛋白質組學，使用olink和LC-MS技術分析了PPMI 的尿液蛋白質組。
作者首先比較了可能由AD引起的癡呆癥或輕度認知障礙者（AD-s）的CSF和血漿Olink蛋白質組。使用線性混合效應模型對Olink CSF和血漿蛋白質組進行差異蛋白質表達分析，其中蛋白質DOPA脫羧酶（DDC），在多組比較中均表現出顯著差異，PD患者中表達量最高，AD-s其次，HC組最低。且在控制年齡、性別和左旋多巴等效日劑量因素后，DDC仍顯著升高。
隨后作者使用SomaScan技術測定分析了385份CSF樣本和1164份血漿樣本，結果顯示DDC在PD患者CSF和血漿中也表達上調。Olink試驗中，CSF中DDC水平與運動癥狀的嚴重程度顯著相關。
作者證實DDC在大腦黑質中高度表達，并直接參與單胺合成，最顯著的是多巴胺能神經元中的多巴胺合成，這種與已知PD發病機制的聯系使其成為PD的有吸引力的生物標志物候選者。
2. DDC在前驅期PD中升高，并與疾病癥狀嚴重程度相關
DDC直接參與多巴胺合成，而幾乎所有PD受試者在血液和CSF采集時都在接受某種形式的多巴胺替代治療。為了排除藥物治療的影響，作者基于未經治療的新診斷PD參與者的Olink CSF和血漿蛋白質組學數據，排除了藥物治療的影響。并且與HC相比，未經治療、新診斷的基線PD參與者中，CSF DDC顯著升高。全蛋白質組分析中，DDC是CSF中最顯著上調的蛋白質。DDC在具有DAT缺陷和RBD或嗅覺減退的前驅PD中顯著上調，表明DDC的變化可能發生在運動癥狀出現之前的病程早期。在前驅期參與者中，DDC水平隨時間推移有增加的趨勢（B= 0.04，p= 0.07），但需要在更大規模的隊列中驗證。
3. PD尿液樣本中DDC和其他蛋白質升高
結果2中，作者發現在未表現出LRRK2和GBA突變攜帶者中，CSF DDC也顯著升高，但樣本量太小，無法就此得出可靠的結論。因此作者檢測了PPMI2隊列的尿液樣本的LC-MS/MS蛋白質組學，重點關注GBA或LRRK 2非顯性突變攜帶者和PD的關系。該研究包括來自983名參與者的1156個樣本（549個PD，140個HC和467個具有高風險GBA或LRRK 2的非顯性突變攜帶者）。在PD與非性顯突變攜帶者分析中，DDC是上調最顯著的蛋白質。在三種不同的體液樣本和三種蛋白質組學平臺中驗證了DCC的差異性表達。
在基線新發PD和非顯性攜帶者的CSF和尿液中，作者注意到另一個差異蛋白DPP 7，一種功能未知的絲氨酸蛋白酶。該蛋白質在PD和非顯性突變攜帶者的尿液中上調最顯著（大于DDC），并且在PD患者的CSF中反復觀察到DPP 7酶活性增加。表明DPP7也可能在與PD發病機制有關的過程中發揮作用。
4. DDC可區分PD和前驅PD與AD和HC
鑒于與HC和AD-s相比，PD患者的CSF DDC水平持續升高，作者測試了DDC水平是否可以準確區分PD、HC和AD-s。分析結果顯示，CSF和血漿DDC水平能夠在斯坦福大學-5x中區分PD，具有高靈敏度和高特異性（CSF ROC AUC = 0.88，血漿ROC AUC = 0.87）。但在較大的完全獨立測試隊列PPMI中，CSF DDC優于血漿DDC（CSF ROC AUC = 0.80，血漿ROC AUC = 0.59）。作者還將該分類模型應用于PPMI 1中的前驅參與者，并發現CSF DDC水平在診斷前驅PD（CSF ROC AUC = 0.79）時表現非常好，無需對算法進行任何調整。這些數據表明，CSF DDC有望作為早期PD的診斷生物標志物，甚至可能在出現運動癥狀之前診斷PD。
參考文獻：
Rutledge J, Lehallier B, Zarifkar P, et al (2024) Comprehensive proteomics of CSF, plasma, and urine identify DDC and other biomarkers of early Parkinson’s disease. Acta Neuropathol 147:52. https://doi.org/10.1007/s00401-024-02706-0