期刊：Acta neuropathologica
影响因子：9.3
主要技术：Olink蛋白质组学
导语
帕金森病（PD）的分子和细胞水平变化在病症出现之前已经发生，但目前没有分子生物标志物可用于早期诊断，预后预测或监测治疗反应。本研究通过大规模，多组织和多平台的蛋白质组学研究，以确定新的生物标志物。作者使用Olink，SomaScan和液相色谱-质谱蛋白质组学三种技术分析了来自七个队列的4877份脑脊液，血浆和尿液样本。分析发现在PD患者的CSF、血液或尿液中，数百种蛋白质上调，前驱PD患者具有DAT缺陷和REM睡眠行为障碍或嗅觉丧失，并具有LRRK2和GBA突变。本文提出多种蛋白可能可以作为早期PD的标志物，包括DDC、SUMF1、DPP7、ENPEP、WFDC2等。其中DDC催化多巴胺合成的最后一步，在未经治疗的PD、前驱PD和GBA或LRRK 2突变携带者的CSF和尿液中一致上调。CSF DDC水平与未经治疗的PD患者的临床症状高度相关，可用于准确诊断PD和前驱PD。尿液和CSF DDC有望作为PD的早期诊断和预后标志物，用于临床护理和转化研究。
主要技术
Olink蛋白质组学
研究结果
作者利用五个独立的斯坦福大学研究队列（斯坦福大学-5x）和两个独立的队列（PPMI1，PPMI2）以确定本研究中的生物标志物（图1）。作者使用Olink和SomaScan两种方法分析来自斯坦福大学-5x的血液和CSF蛋白质组学，使用olink和LC-MS技术分析了PPMI 的尿液蛋白质组。
作者首先比较了可能由AD引起的痴呆症或轻度认知障碍者（AD-s）的CSF和血浆Olink蛋白质组。使用线性混合效应模型对Olink CSF和血浆蛋白质组进行差异蛋白质表达分析，其中蛋白质DOPA脱羧酶（DDC），在多组比较中均表现出显著差异，PD患者中表达量最高，AD-s其次，HC组最低。且在控制年龄、性别和左旋多巴等效日剂量因素后，DDC仍显著升高。
随后作者使用SomaScan技术测定分析了385份CSF样本和1164份血浆样本，结果显示DDC在PD患者CSF和血浆中也表达上调。Olink试验中，CSF中DDC水平与运动症状的严重程度显著相关。
作者证实DDC在大脑黑质中高度表达，并直接参与单胺合成，最显著的是多巴胺能神经元中的多巴胺合成，这种与已知PD发病机制的联系使其成为PD的有吸引力的生物标志物候选者。
2. DDC在前驱期PD中升高，并与疾病症状严重程度相关
DDC直接参与多巴胺合成，而几乎所有PD受试者在血液和CSF采集时都在接受某种形式的多巴胺替代治疗。为了排除药物治疗的影响，作者基于未经治疗的新诊断PD参与者的Olink CSF和血浆蛋白质组学数据，排除了药物治疗的影响。并且与HC相比，未经治疗、新诊断的基线PD参与者中，CSF DDC显著升高。全蛋白质组分析中，DDC是CSF中最显著上调的蛋白质。DDC在具有DAT缺陷和RBD或嗅觉减退的前驱PD中显著上调，表明DDC的变化可能发生在运动症状出现之前的病程早期。在前驱期参与者中，DDC水平随时间推移有增加的趋势（B= 0.04，p= 0.07），但需要在更大规模的队列中验证。
3. PD尿液样本中DDC和其他蛋白质升高
结果2中，作者发现在未表现出LRRK2和GBA突变携带者中，CSF DDC也显著升高，但样本量太小，无法就此得出可靠的结论。因此作者检测了PPMI2队列的尿液样本的LC-MS/MS蛋白质组学，重点关注GBA或LRRK 2非显性突变携带者和PD的关系。该研究包括来自983名参与者的1156个样本（549个PD，140个HC和467个具有高风险GBA或LRRK 2的非显性突变携带者）。在PD与非性显突变携带者分析中，DDC是上调最显著的蛋白质。在三种不同的体液样本和三种蛋白质组学平台中验证了DCC的差异性表达。
在基线新发PD和非显性携带者的CSF和尿液中，作者注意到另一个差异蛋白DPP 7，一种功能未知的丝氨酸蛋白酶。该蛋白质在PD和非显性突变携带者的尿液中上调最显著（大于DDC），并且在PD患者的CSF中反复观察到DPP 7酶活性增加。表明DPP7也可能在与PD发病机制有关的过程中发挥作用。
4. DDC可区分PD和前驱PD与AD和HC
鉴于与HC和AD-s相比，PD患者的CSF DDC水平持续升高，作者测试了DDC水平是否可以准确区分PD、HC和AD-s。分析结果显示，CSF和血浆DDC水平能够在斯坦福大学-5x中区分PD，具有高灵敏度和高特异性（CSF ROC AUC = 0.88，血浆ROC AUC = 0.87）。但在较大的完全独立测试队列PPMI中，CSF DDC优于血浆DDC（CSF ROC AUC = 0.80，血浆ROC AUC = 0.59）。作者还将该分类模型应用于PPMI 1中的前驱参与者，并发现CSF DDC水平在诊断前驱PD（CSF ROC AUC = 0.79）时表现非常好，无需对算法进行任何调整。这些数据表明，CSF DDC有望作为早期PD的诊断生物标志物，甚至可能在出现运动症状之前诊断PD。
参考文献：
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