《Human Gene》：Exploring Parkinson's disease: Insights from genetic biomarkers and protein-protein interactions
编辑推荐：
帕金森病（PD）早期诊断依赖可靠生物标志物研究，本文通过文献综述和生物信息学分析筛选32个PD相关基因，结合蛋白质相互作用网络及外部数据验证，确定AGTR1、GBE1、TPBG和HSPA6为关键基因，为PD早期诊断和精准治疗提供新方向。
扎赫拉·帕拉尼（Zahra Parani）|耶加内·索拉亚埃（Yeganeh Sorayaei）|穆罕默德·肖克兹达德（Mohammad Shokrzadeh）|纳尔格丝·阿卜达利（Nargess Abdali）|埃尔哈姆·里斯玛（Elham Risma）
伊朗巴博尔（Babol）伊斯兰自由大学（Islamic Azad University, Babol Branch）细胞与分子生物学系
摘要
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是第二大常见的神经退行性疾病，其主要特征是由于多巴胺能神经元退化导致的运动功能障碍。早期和准确的诊断对于有效治疗至关重要；然而，由于症状与其他疾病的重叠，经常导致误诊。本研究旨在通过全面的文献回顾和生物信息学分析来识别可靠的帕金森病早期诊断生物标志物。我们最初从已发表的研究和数据库注释中确定了32个与帕金森病密切相关的基因。进一步利用蛋白质-蛋白质相互作用网络（protein-protein interaction networks）和外部基因表达数据集（external gene expression datasets）进行生物信息学验证后，发现了额外的候选基因，包括GBA1和LRRK2，这些基因与家族性和散发性帕金森病都有关。对这些基因的富集分析强调了与线粒体功能、自噬（autophagy）和神经退行性病变相关的通路。我们的发现表明，遗传生物标志物在提高诊断精度和指导治疗方案方面具有潜力，从而改善帕金森病患者的临床结果。持续验证这些结果对于将生物标志物整合到标准临床实践中至关重要，最终目标是彻底改变帕金森病的诊断和管理方式。
引言
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是仅次于阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）的第二大常见退行性疾病，也是最常见的神经退行性运动障碍。该病的特征是由于黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNpc）的多巴胺能神经元选择性丧失而引起的运动障碍、姿势不稳和震颤（Deng等人，2018；Balestrino和Schapira，2020；Sancho-Bielsa，2022）。全球估计有600万至1000万人患有帕金森病（Armstrong和Okun，2020；WHO，2023）。早期和准确的诊断至关重要，因为这可以及时干预和管理疾病（Emamzadeh和Surguchov，2018）。然而，帕金森病的症状与其他神经退行性疾病（如进行性核上性麻痹和多系统萎缩）的症状重叠，常常导致误诊，而只有通过尸检才能明确诊断（Emamzadeh和Surguchov，2018；Das等人，2020；Tolosa等人，2021）。
为了解决这一挑战，已经进行了大量研究以识别帕金森病早期诊断的可靠生物标志物。生物标志物可以分为几类，包括临床标志物、影像学标志物、生化标志物和遗传标志物（Emamzadeh和Surguchov，2018）。
在各种候选生物标志物中，有几个在诊断准确性和早期检测潜力方面显示出有希望的结果。α-突触核蛋白（alpha-synuclein, α-syn）是帕金森病病理特征——路易小体（Lewy bodies）的关键成分，是研究最广泛的帕金森病生物标志物之一（Surguchov和Surguchev，2022）。在帕金森病患者的脑脊液和外周组织中检测到了异常形式的α-突触核蛋白，具有高灵敏度和特异性（Delenclos等人，2016；Lola Cook Shukla等人，2019；Balestrino和Schapira，2020）。此外，其他生物标志物，如DJ-1、LRRK2和神经丝轻链（neurofilament light chain），也被研究其在帕金森病诊断和疾病监测中的潜力（Kwon等人，2022）。
遗传学和基因组研究的进展也有助于识别帕金森病的遗传生物标志物（Gasser，2023）。总之，早期和准确的帕金森病诊断对于及时干预和管理疾病至关重要。识别基于临床、影像学、生化和遗传数据的可靠生物标志物一直是帕金森病研究的主要焦点。
本研究通过广泛的生物信息学分析和文献回顾，旨在探索可靠的帕金森病遗传生物标志物。本研究的结果为理解帕金森病中的遗传生物标志物和蛋白质-蛋白质相互作用提供了见解。继续努力验证并将这些生物标志物整合到临床实践中，有望改善帕金森病患者的诊断和护理。
部分摘录
文献搜索和基因选择
使用以下关键词在PubMed、Google Scholar和其他相关数据库中进行了全面的文献搜索：“Parkinson's disease”、“gene”、“genetic”、“biomarkers”、“neurodegeneration”、“neurodegenerative disease”、“allele”。纳入了截至2025年7月以英语发表的、报告与帕金森病相关基因的所有文章。通过全面的文献回顾和数据库挖掘，选择了那些有强烈证据表明与帕金森病相关的基因。
从文献回顾中识别与帕金森病相关的基因
进行了全面的文献回顾，以识别直接或间接与帕金森病相关的基因。这次搜索发现了32个与帕金森病表型直接相关的基因。这些基因是根据它们在帕金森病基因治疗研究中的提及或其潜在的下游关系而被选中的。所有这些基因在生物数据库中的可用数据总结在表1中。
蛋白质-蛋白质相互作用网络分析
从STRING数据库获得的与帕金森病相关的基因的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。在32个基因中，
讨论
帕金森病的早期和准确诊断对于有效管理和干预至关重要（Li和Le，2020）。帕金森病的症状与其他神经退行性疾病（如进行性核上性麻痹和多系统萎缩）的症状重叠，使这一过程变得复杂（He等人，2018）。本研究旨在通过全面的生物信息学分析和文献回顾来识别可靠的帕金森病遗传生物标志物。通过研究32个与帕金森病相关的基因及其相互作用，
结论
总之，帕金森病研究领域正在迅速发展，在识别早期诊断和监测的可靠生物标志物方面取得了显著进展。本研究通过全面的文献回顾确定了32个与帕金森病直接相关的基因。蛋白质-蛋白质相互作用网络分析和生物数据库进一步确定了四个关键枢纽基因——AGTR1、GBE1、TPBG和HSPA6——这些基因具有很强的诊断潜力，并与帕金森病中的免疫细胞浸润改变有关。
CRediT作者贡献声明
扎赫拉·帕拉尼（Zahra Parani）：撰写初稿、正式分析、数据管理。耶加内·索拉亚埃（Yeganeh Sorayaei）：撰写初稿、正式分析、数据管理。穆罕默德·肖克兹达德（Mohammad Shokrzadeh）：撰写、审稿与编辑、监督。纳尔格丝·阿卜达利（Nargess Abdali）：撰写、审稿与编辑、验证、正式分析、概念化。埃尔哈姆·里斯玛（Elham Risma）：撰写、审稿与编辑、可视化、验证、方法学设计、正式分析、数据管理、概念化。
