Sommige gevallen van Parkinson worden direct veroorzaakt door genetische mutaties, maar deze gevallen zijn zeldzaam. Ongeveer 80 procent van de gevallen heeft geen bekende oorzaak, en hoewel er enkele genen zijn die het risico van een individu om de ziekte te ontwikkelen enigszins kunnen verhogen, de biologische effecten van deze genen blijven onduidelijk.
"Deze studie biedt een nieuwe benadering om de meeste gevallen van Parkinson te begrijpen, " zei Bin Zhang, doctoraat, Hoogleraar genetica en genomische wetenschappen aan het Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology en directeur van het Mount Sinai Center for Transformative Disease Modeling aan de Icahn School of Medicine op Mount Sinai. "De strategie onthult niet alleen nieuwe drijfveren, maar het verheldert ook de functionele context van de bekende risicofactorgenen voor de ziekte van Parkinson."
Dr. Zhang en zijn team ontwikkelden oorspronkelijk de MGNA-methode om de moleculaire mechanismen van de ziekte van Alzheimer te onderzoeken. Sinds die studie ongeveer zes jaar geleden werd gepubliceerd, ze hebben de techniek aanzienlijk verbeterd door financiering van de National Institutes of Health (NIH)/National Institute on Aging (NIA) Accelerating Medicines Partnership - Alzheimer's Disease (https:/
Deze multiscale netwerkanalysebenadering is een krachtige manier om de moleculaire mechanismen van complexe ziekten zoals de ziekte van Alzheimer te ontleden. Het is opwindend om te zien dat AMP-AD nieuwe mechanistische inzichten kan bieden aan de ziekte van Parkinson die tot nieuwe therapeutische mogelijkheden kunnen leiden."
Suzana Petanska, doctoraat, programmadirecteur van het AMP-AD Target Discovery programma bij het NIA, die de studie mede financierde
Helaas, er zijn geen datasets voor genexpressie op basis van een voldoende groot aantal informatieve hersenmonsters van Parkinson-patiënten om de krachtige MGNA effectief te laten zijn. In plaats daarvan, de onderzoekers combineerden gegevens uit acht verschillende onderzoeken, waaronder postmortale analyses van de substantia nigra - het deel van de hersenen dat het meest wordt aangetast door de ziekte van Parkinson. Dit gaf het team een grotere dataset van in totaal 83 patiënten, die ze vervolgens vergeleken met 70 controles die geen Parkinson hadden.
MGNA toepassen op de gecombineerde dataset, de wetenschappers identificeerden een aantal belangrijke regulatoren van de gennetwerken die nooit eerder in verband werden gebracht met de ziekte.
Volgende, ze werkten samen met Zhenyu Yue, doctoraat, Hoogleraar Neurologie en Neurowetenschappen aan de Icahn School of Medicine en directeur van Basic and Translational Research in Movement Disorders, wiens werk wordt ondersteund door NIH Udall Centers of Excellence voor onderzoek naar de ziekte van Parkinson, om de bevindingen bij muizen experimenteel te valideren. Ze kozen ervoor om de effecten van STMN2 te testen, een gen dat de analyse identificeerde als een belangrijke regulator van het moleculaire netwerk van Parkinson. Het gen wordt normaal gesproken tot expressie gebracht in neuronen die dopamine produceren, een neurotransmitter die is uitgeput in de substantia nigra van Parkinsonpatiënten.
Om de invloed ervan op de ziekte van Parkinson te testen, Dr. Yue en zijn team versloegen het STMN2-gen in de substantia nigra van de muizen. RNA-sequencing toonde aan dat reductie van STMN2 leidde tot opregulatie van negen genen die eerder met de ziekte waren geassocieerd. De muizen ontwikkelden Parkinson-achtige pathologieën zoals degeneratie van dopaminerge neuronen in de substantia nigra en een toename van de concentratie van de giftige, gemodificeerd α-synucleïne-eiwit, die beide worden beschouwd als kenmerken van de ziekte. Aanvullend, de muizen worstelden met motorische taken zoals het evenwicht houden op een staaf, indicatief voor de verstoring van hun motorische functiecontrole.
Ondanks het feit dat het team in staat was om een steekproefomvang te creëren die groot genoeg was om de multiscale netwerkanalyse toe te passen, de onderzoekers benadrukten dat 83 patiënten nog steeds een relatief klein aantal is en dat de resultaten in grotere studies moeten worden gevalideerd. Nog altijd, "Het werk opent een nieuwe weg voor het bestuderen van de ziekte, " zei Dr. Yue. "De nieuwe genen die we hebben geïdentificeerd suggereren dat nieuwe routes moeten worden beschouwd als potentiële doelen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, vooral voor idiopathische gevallen van Parkinson."