Ditemukannya penanda biomarker paparan lingkungan pada penyakit Parkinson

Sebuah tim peneliti dari Northwestern Medicine telah menemukan pola metilasi DNA baru dalam darah pasien dengan penyakit Parkinson, menurut hasil yang diterbitkan dalam jurnal Annals of Neurology.

Penelitian yang dipimpin oleh Paulina Gonzalez-Latapi, MD, MS, asisten profesor di Divisi Gangguan Pergerakan di Departemen Neurologi Ken dan Ruth Davey, menunjukkan potensi penggunaan metilasi DNA sebagai penanda biologis dan alat diagnostik untuk mengidentifikasi risiko penyakit pada pasien.

Penyakit Parkinson terjadi ketika area tertentu di otak kehilangan kemampuan untuk memproduksi dopamin dan akhirnya mengatur gerakan. Kondisi ini memengaruhi lebih dari enam juta orang di seluruh dunia, menurut Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research.

Selain penyebab genetik yang diketahui dari penyakit Parkinson, penelitian terkini juga menunjukkan bahwa faktor lingkungan dapat meningkatkan risiko terkena penyakit tersebut. Akan tetapi, pemahaman tentang dampak faktor lingkungan dan mutasi genetik terhadap risiko terkena penyakit tersebut masih kurang dipahami.

Dalam studi saat ini, para peneliti memeriksa profil metilasi DNA dari sampel darah dari 196 pasien dengan penyakit Parkinson dan 86 peserta sehat yang terdaftar dalam studi Parkinson's Progression Markers Initiative (PPMI).

"Metilasi DNA, dalam arti tertentu, berfungsi sebagai memori paparan lingkungan sebelumnya yang pada akhirnya mengubah tanda-tanda metilasi dalam sel dan tubuh kita," kata Gonzalez-Latapi.

Para peneliti pertama-tama menganalisis data metilasi genom secara luas untuk mengidentifikasi perubahan metilasi dalam sampel darah lengkap peserta (terdiri dari sel darah merah, sel darah putih, dan trombosit) selama periode studi tiga tahun. Mereka kemudian memadukan data ini dengan data ekspresi gen yang diperoleh melalui pengurutan RNA. Dengan menggunakan berbagai pendekatan, tim menemukan 75 gen yang diekspresikan secara berbeda dengan pola metilasi yang berbeda pada pasien Parkinson dibandingkan dengan kontrol yang sehat.

Pengayaan jalur untuk daerah metilasi diferensial (DMR) pada awal. Ukuran lingkaran menunjukkan jumlah gen yang termasuk dalam setiap jalur (lingkaran yang lebih besar = lebih banyak gen). Sumber: Annals of Neurology (2024). DOI: 10.1002/ana.26923

Secara khusus, perbedaan yang konsisten dalam metilasi DNA terlihat pada gen CYP2E1 dari awal dan selama periode studi tiga tahun. Protein CYP2E1 diketahui memetabolisme substrat, termasuk pestisida, yang paparannya sebelumnya telah dikaitkan dengan perkembangan penyakit Parkinson, menurut Gonzalez-Latapy.

"Ini merupakan langkah penting menuju terungkapnya interaksi rumit yang terjadi pada penyakit Parkinson dan dapat membuka jalan untuk mengidentifikasi biomarker potensial untuk diagnosis dini dan perkembangannya," kata Gonzalez-Latapy.

"Mengenali metilasi DNA dan pola ekspresi gen dalam darah berpotensi membantu kita memahami interaksi kompleks antara faktor lingkungan dan genetik dalam perkembangan penyakit Parkinson," kata Dimitri Crane, MD, Ph.D., Profesor Aaron Montgomery Ward dan Ketua Ken dan Ruth Davey di Departemen Neurologi, penulis senior studi tersebut.

"Dari perspektif yang lebih luas, studi berbasis pasien seperti itu akan membantu mengklasifikasikan pasien dengan penyakit Parkinson melalui sudut pandang biologis, yang pada akhirnya akan memfasilitasi pengembangan perawatan yang lebih tepat untuk pasien dengan berbagai subtipe penyakit."

Ke depannya, kata González-Latapy, timnya berencana untuk mempelajari data metilasi DNA pada pasien dalam fase prodromal penyakit Parkinson — mereka yang berisiko terkena penyakit tersebut tetapi belum menunjukkan gejala. Mereka juga berharap untuk mempelajari bagaimana paparan lingkungan, seperti paparan pestisida, memengaruhi perubahan metilasi pada pasien dari waktu ke waktu, tambahnya.