Penanda biologis paparan lingkungan pada penyakit Parkinson ditemukan

Sebuah tim peneliti dari Northwestern Medicine telah menemukan pola baru metilasi DNA dalam darah pasien penderita penyakit Parkinson, berdasarkan hasil yang dipublikasikan dalam Annals of Neurology.

Penelitian yang dipimpin oleh Paulina Gonzalez-Latapi (MD, MS), asisten profesor di Divisi Gangguan Gerakan di Departemen Ilmu Saraf Ken dan Ruth Davey, menunjukkan potensi penggunaan metilasi DNA sebagai biomarker dan alat diagnostik untuk mengidentifikasi risiko penyakit pada pasien.

Penyakit Parkinson terjadi ketika area tertentu di otak kehilangan kemampuan untuk memproduksi dopamin dan pada akhirnya mengatur pergerakan. Kondisi ini mempengaruhi lebih dari enam juta orang di seluruh dunia, menurut Michael J. Fox Foundation untuk Penelitian Penyakit Parkinson.

Selain penyebab genetik penyakit Parkinson yang sudah diketahui, penelitian terbaru juga menunjukkan bahwa faktor lingkungan dapat meningkatkan risiko terkena penyakit ini. Namun, pemahaman tentang dampak faktor lingkungan dan mutasi genetik terhadap risiko terkena penyakit ini masih kurang dipahami.

Dalam penelitian 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 metilasi dalam sel dan tubuh kita,” kata Gonzalez-Latapi.

Para peneliti pertama kali menganalisis data metilasi genom untuk mengidentifikasi perubahan metilasi pada sampel darah lengkap partisipan (terdiri dari sel darah merah, sel darah putih, dan trombosit) selama masa studi tiga tahun. Mereka kemudian mengintegrasikan data ini dengan data ekspresi gen yang diperoleh melalui sekuensing RNA. Dengan menggunakan pendekatan yang berbeda, tim menemukan 75 gen yang diekspresikan secara berbeda dengan pola metilasi berbeda pada pasien penyakit Parkinson dibandingkan dengan kontrol yang sehat.

Pengayaan jalur untuk wilayah yang termetilasi secara diferensial (DMR) pada awal. Ukuran lingkaran mewakili jumlah gen yang dimiliki setiap jalur (lingkaran lebih besar = lebih banyak gen). Sumber: Annals of Neurology (2024). DOI: 10.1002/ana.26923

Yang paling khusus diamati adalah perbedaan terus-menerus dalam metilasi DNA pada gen CYP2E1 sejak awal dan selama periode penelitian tiga tahun. Protein CYP2E1 diketahui memetabolisme substrat, termasuk pestisida, yang paparannya sebelumnya dikaitkan dengan perkembangan penyakit Parkinson, menurut Gonzalez-Latapi.

"Ini adalah langkah signifikan untuk mengungkap interaksi kompleks yang terjadi pada penyakit Parkinson dan dapat membuka jalan untuk mengidentifikasi biomarker potensial untuk diagnosis dini dan perkembangannya," kata Gonzalez-Latapi.

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

"Dari perspektif yang lebih luas, penelitian berbasis pasien seperti itu akan membantu mengklasifikasikan pasien dengan penyakit Parkinson melalui lensa biologis, yang pada akhirnya akan memfasilitasi pengembangan pengobatan yang lebih tepat untuk pasien dengan subtipe penyakit yang berbeda."

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