德国基尔大学构建血液检测方法进行帕金森病早期诊断

帕金森病是一种神经系统退行性疾病，当患者出现明显的运动障碍临床症状时，神经元至少已经死亡大半，由于神经元的不可再生特性，目前难以通过有效手段对已死亡的神经元进行补充。因此，通过早期诊断发现临床前患者，并采取有效预防措施组织多巴胺能神经元死亡来阻断疾病的发生便尤为重要。如基因突变、睡眠障碍或嗅觉减退等非运动类症状可能在运动症状出现前数年便已存在，可能是帕金森病的早期诊断的提示或生物标志物。实际上至今已有许多研究在探究帕金森病的早期诊断手段上花费了大量功夫，然而无论是使用影像学技术（如 MRI、PET 或 EMG 等），还是检测外周体液中的生物标志物（如脑脊液中的 Aβ42、α-syn、p-tau 或 HVA 等）都未能提高早期帕金森诊断的精确性[1]。

近日，德国基尔大学 Daniela Berg 研究团队在 Movement disorders 期刊上发表了题为 Detecting Misfolded α-Synuclein in Blood Years before the Diagnosis of Parkinson's Disease 的研究论文，研究团队完成了基于血液中的 α-syn 种子扩增试验（Blood-base α-synuclein seed amplification assay，α-syn SAA）对帕金森病早期诊断可行性的概念性验证，表明这种基于外周血的 α-syn SAA 方法具有作为帕金森病早期诊断生物标志物的潜力。

种子扩增试验（seed amplification assay，SAA）本质上是通过蛋白扩增或促使蛋白错误折叠等方式使得原本组织中极微量的蛋白能够被仪器检测到。利用患者的脑组织、脑脊液、皮肤和嗅黏膜等通过 α-syn SAA 诊断 α-syn 病理特征的疾病（如帕金森病、路易体痴呆症和多系统萎缩症等）的有效性已得到了验证，如在 2023 年一项迄今为止对 α-syn SAA 在帕金森病生化诊断中的最大规模分析（共有 1123 名参与者）中发现在脑脊液上使用 α-syn SAA 诊断帕金森病的灵敏度能达到 87.7%，特异性达到 96.3%。并且 α-syn SAA 对于具有嗅觉障碍的散发性帕金森病患者检测灵敏性高达 98.6%[2]。

而 α-syn SAA 在对帕金森病的早期诊断应用上往往与特发性快速眼动睡眠行为障碍（Idiopathic rapid-eye-movement (REM) sleep behavior disorder，iRBD）和纯自主神经功能衰竭（pure autonomic failure，PAF）联合使用，这两种症状被认为是帕金森病的早期症状特征，对于 iRBD 和 PAF 的早期诊断亦有助于预测帕金森病的发病。通过脑脊液检测发现 α-syn SAA 对 iRBD 患者有 90.4% 的灵敏度和 90% 的特异性，这些 iRBD 患者中有 62% 在未来平均 3.4 年间会发展成帕金森病或路易体痴呆症[1]。考虑到脑脊液获取的困难性，人们更愿意使用如血液和唾液等体液进行活体检测。

本文的研究团队在 2022 年通过检测血液中神经元来源的细胞外囊泡中的 α-syn，发现基于此的 α-syn SAA 与帕金森病的临床诊断具有 [3]。为了进一步探究该方法能够用于帕金森病的早期诊断，研究团队借助了由图宾根大学发起的 TREND 研究提供的患者样本进行概念性验证[4]。TREND 研究涵盖了年龄在 50-80 岁之间共 1201 位参与者，招募时均未被诊断为帕金森病。从 2009 年开始，每 2 年进行一次血样采集，到 2022 研究结束时，共有 20 名参与者被诊断为帕金森病。本文利用 α-syn SAA 分析了其中 12 名患者，以及 13 名健康人的血清样本。此外，本文还收集了 20 名确诊 iRBD 患者的血清血浆样本进行对比研究。
研究团队发现在 12 名患者在正式确诊后 α-syn SAA 信号相较于健康人均有显著提高，沿着时间向前回溯，所有患者在正式确诊前都会有一个时间点开始出现 α-syn SAA 信号的升高，这个第一次出现信号升高的时间点位于正式确诊前 1-10 年不等。如果通过第一次出现 α-syn SAA 信号升高的时间点预测是否会罹患帕金森病，有 5 名参与者（占比 41.7%）有可能（possible）和 1 名参与者（占比 8.3%）极有可能（probable）是帕金森病早期。如果将运动障碍学会-统一帕金森病评定量表第 III 部分评分（Movement Disorder Society Unified Parkinson’s Disease Rating Scale, Part III，MDS-UPDRS-III）和 α-syn SAA 信号结合起来，研究团队发现在正式确诊前后，该评分与 α-syn SAA 信号之间呈现显著的正相关（rho = 0.719，P < 0.001），也就是说通过 α-syn SAA 信号也可以反映出被检测者的运动情况（图1）。对于 iRBD 患者的样本分析发现仅有 6 名（占比 30%）患者出现了 α-syn SAA 信号升高的现象。

图1 α-syn SAA 信号在患者确诊前后的变化及与患者运动障碍评分的关系

目前无论是对于帕金森的早期诊断或者临床诊断，都尚未完全建立一种基于血液检测的诊断方法。尽管已有一些研究通过检测血液中的总 α-syn 含量来诊断帕金森病，然而由于无法区分总含量中生理性和病理性 α-syn 的具体含量，使得总 α-syn 含量的诊断方法并不是很精确。本研究结合了细胞外囊泡提取技术和 SAA 技术，使得直接检测病理性 α-syn 成为可能。并且本研究将该技术的检测范围拓宽到了帕金森病发病早期阶段，相较于其它帕金森病早期诊断方法所要使用到的脑脊液或实体组织，本研究能够通过容易获得的血液便能完成检测。但相反，通过血液生物标志物对于 iR BD 患者的预测概率仅有 30%，远小于基于皮肤或脑脊液生物标志物的预测概率，这也是未来值得更多研究者思考的一个问题。

参考文献：

[1] Srivastava A, Alam P, Caughey B. RT-QuIC and Related Assays for Detecting and Quantifying Prion-like Pathological Seeds of α-Synuclein. Biomolecules. 2022 Apr 14;12(4):576. doi: 10.3390/biom12040576. PMID: 35454165; PMCID: PMC9030929.

[2] Siderowf A, Concha-Marambio L, Lafontant DE, Farris CM, Ma Y, Urenia PA, Nguyen H, Alcalay RN, Chahine LM, Foroud T, Galasko D, Kieburtz K, Merchant K, Mollenhauer B, Poston KL, Seibyl J, Simuni T, Tanner CM, Weintraub D, Videnovic A, Choi SH, Kurth R, Caspell-Garcia C, Coffey CS, Frasier M, Oliveira LMA, Hutten SJ, Sherer T, Marek K, Soto C; Parkinson's Progression Markers Initiative. Assessment of heterogeneity among participants in the Parkinson's Progression Markers Initiative cohort using α-synuclein seed amplification: a cross-sectional study. Lancet Neurol. 2023 May;22(5):407-417. doi: 10.1016/S1474-4422(23)00109-6. PMID: 37059509; PMCID: PMC10627170.

[3] Kluge A, Bunk J, Schaeffer E, Drobny A, Xiang W, Knacke H, Bub S, Lückstädt W, Arnold P, Lucius R, Berg D, Zunke F. Detection of neuron-derived pathological α-synuclein in blood. Brain. 2022 Sep 14;145(9):3058-3071. doi: 10.1093/brain/awac115. Erratum in: Brain. 2023 Jan 5;146(1):e6. PMID: 35722765.

[4] Kluge A, Schaeffer E, Bunk J, Sommerauer M, Röttgen S, Schulte C, Roeben B, von Thaler AK, Welzel J, Lucius R, Heinzel S, Xiang W, Eschweiler GW, Maetzler W, Suenkel U, Berg D. Detecting Misfolded α-Synuclein in Blood Years before the Diagnosis of Parkinson's Disease. Mov Disord. 2024 Apr 23. doi: 10.1002/mds.29766. Epub ahead of print. PMID: 38651526.