基于可穿戴设备数据的数字风险评分:无创检测α-突触核蛋白聚集和多巴胺能缺陷的新策略

【字体: 时间:2025年06月09日 来源:eBioMedicine

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  研究人员针对帕金森病(PD)早期筛查中生物标志物检测成本高、侵入性强的问题,通过整合帕金森病进展标志物倡议(PPMI)队列的临床数据和Verily智能手表长期监测数据,开发了一种基于睡眠、生命体征和运动特征的数字风险评分。该评分在区分PD患者(N=143)与健康对照(N=34)时达到0.96±0.01的精确召回曲线下面积(AUPRC),并与运动障碍学会(MDS)研究标准(r=0.36)及多巴胺转运体扫描(DaTscan)、α-突触核蛋白种子扩增试验(SAA)等金标准生物标志物显著相关。研究首次证实可穿戴设备数据可作为PD病理早期筛查的敏感工具,为建立序贯筛查流程提供了新思路。

  

帕金森病(PD)的诊断长期面临"诊断即晚期"的困境——当患者出现典型运动症状时,50-70%的多巴胺能神经元已不可逆丢失。尽管脑脊液α-突触核蛋白种子扩增试验(SAA)和多巴胺转运体扫描(DaTscan)等生物标志物能早期检测病理变化,但其侵入性和高昂成本限制了人群筛查应用。与此同时,运动障碍学会(MDS)前驱期风险评分虽整合了遗传和临床症状因素,但十年随访敏感性仅35%。这种"要么太晚、要么太贵"的困境,呼唤着一种兼具可及性和敏感性的筛查工具。

来自英国的研究团队在《eBioMedicine》发表了一项突破性研究,他们利用帕金森病进展标志物倡议(PPMI)队列中343名参与者(含149名PD患者、158名前驱期高危个体和35名健康对照)的长期智能手表监测数据(平均485天),开发了基于机器学习的数字风险评分模型。研究采用Verily Study Watch采集的14类生理参数(包括步数、睡眠阶段、心率等),通过弹性网络逻辑回归和五重交叉验证构建模型,重点评估了该评分与MDS标准及生物标志物的关联性。

数字指标揭示前驱期差异
研究发现PD患者的步数(效应量d=1.24)和REM睡眠时间(d=1.20)显著低于健康对照。在前驱期亚组中,嗅觉减退个体的睡眠效率降低最显著(d=1.04),且该指标与DaTscan阳性(d=1.05)和SAA阳性(d=1.14)状态高度相关,提示睡眠参数可能是神经退行性变的早期信号。

长期数字风险模型性能卓越
基于10,962个时间序列特征构建的模型区分PD与对照的AUPRC达0.96±0.01,显著优于基线模型(0.8±0.04)。特征重要性分析显示REM睡眠(41.39%)和步数(48.28%)贡献最大。值得注意的是,使用1.3年数据训练的模型性能显著优于单周数据(AUPRC提升0.15),凸显长期监测的价值。

与生物标志物的三重关联
数字评分与MDS标准显著相关(r=0.36),且与DaTscan壳核结合比(r=-0.32)和SAA(r=0.20)存在独特关联模式。在生物分型体系中,该评分能有效区分SynNeurGe系统定义的散发性PD(0.74±0.38)与遗传易感但无突触核蛋白病变群体(0.52±0.32),并在NSD分期中呈现随疾病进展递增的趋势。

敏感筛查的突破性表现
以DaTscan/SAA为金标准时,数字评分的敏感性(0.59)显著高于MDS评分(0.35),与嗅觉减退相当(0.59)。二者联合更将敏感性提升至0.71,但数字评分特异性较低(精确度0.18)。值得注意的是,数字评分漏诊的7例生物标志物阳性者UPDRS III评分显著低于正确识别组(1.86 vs 15.7),提示模型对亚临床运动障碍的检测优势。

这项研究首次系统验证了可穿戴设备数据与PD核心病理标志物的关联,为建立"数字初筛-临床复核-生物确诊"的序贯筛查路径奠定了基础。其创新性在于:① 证实长期数字表型比单次临床评估更敏感;② 揭示睡眠效率等非运动参数可作为α-突触核蛋白病变的早期指标;③ 为LRRK2等遗传高危人群的精准监测提供了新工具。尽管需要在前瞻性队列中验证预测效能,这种低成本、无创的筛查策略已展现出改变PD早期检测范式的潜力,特别适合作为人群筛查的第一道"滤网",为神经保护疗法的临床试验招募开辟了新途径。

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