Nuove scoperte sulla genetica del Parkinson
Uno studio mette in evidenza i rischi genetici per il Parkinson nelle popolazioni africane.
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Indice
- Genetica della Malattia di Parkinson
- L'importanza della Ricerca Diversificata
- Partecipanti allo Studio
- Come Sono State Raccolte le Informazioni Genetiche
- Valutare il Rischio e l'Età di Insorgenza
- Risultati su GBA1 e la Malattia di Parkinson
- Confrontare Diverse Popolazioni
- Sequenziamento Genomico Completo
- Attività Enzimatica ed Espressione Genetica
- Punteggi di Rischio Poligenico
- Run di Omeozigosi
- Limitazioni e Direzioni Future
- Conclusione
- Fonte originale
- Link di riferimento
La malattia di Parkinson (PD) è un disturbo che colpisce il sistema nervoso. Causa problemi di movimento e può influenzare anche l'umore, l'olfatto e le capacità cognitive. I sintomi di solito iniziano lentamente e peggiorano col tempo. Alcuni segni comuni includono tremori a riposo, movimenti lenti e cambiamenti nell'umore. Secondo le stime, circa 6,1 milioni di persone avevano questa malattia nel 2016 e quel numero è previsto aumentare a 17,5 milioni entro il 2040, principalmente a causa di una popolazione che invecchia.
Genetica della Malattia di Parkinson
I ricercatori hanno studiato la genetica dietro la malattia di Parkinson per capire meglio le sue cause. Gli studi di associazione genetica su scala genomica (GWAS) hanno aiutato a identificare varianti genetiche legate alla malattia. La maggior parte di questa ricerca si è concentrata su popolazioni europee, ma c'è ancora molto da scoprire su altri gruppi, in particolare quelli in Africa e America Latina. Gli studi hanno trovato segnali di rischio che potrebbero essere specifici per queste popolazioni.
Uno studio recente ha esaminato la genetica in persone di origine africana e ha trovato nuovi segnali di rischio che non erano stati identificati prima. Lo studio includeva persone di vari background e mirava a fornire un quadro più chiaro dei rischi genetici associati alla malattia di Parkinson.
L'importanza della Ricerca Diversificata
Le popolazioni diverse hanno tratti genetici unici che possono aiutare i ricercatori a capire meglio le malattie. Ad esempio, le popolazioni africane potrebbero contenere informazioni preziose su malattie sia semplici che complesse. Esaminare questi gruppi non solo assicura che tutte le popolazioni siano rappresentate nella ricerca, ma consente anche la scoperta di tratti genetici che potrebbero essere unici per loro.
Lo studio menzionato sopra è stato il primo a esplorare la genetica della malattia di Parkinson tra popolazioni africane e miste africane. Ha comportato l'analisi delle informazioni sul rischio di sviluppare la malattia, l'età in cui inizia e la Diversità genetica tra i partecipanti. Questo approccio completo potrebbe portare a importanti intuizioni.
Partecipanti allo Studio
Lo studio ha coinvolto partecipanti provenienti da varie fonti, tra cui grandi programmi genetici e aziende di ricerca. Era fondamentale che tutti i partecipanti fornissero il consenso informato. La ricerca ha seguito rigorose linee guida etiche che hanno garantito la sicurezza e i diritti di tutti coinvolti. I partecipanti hanno subito esami neurologici per confermare il loro stato di salute, e i controlli sono stati selezionati con attenzione per assicurarsi che non mostrassero segni di condizioni neurodegenerative.
Come Sono State Raccolte le Informazioni Genetiche
Lo studio ha utilizzato diverse piattaforme per raccogliere dati genetici. Ad esempio, gli individui sono stati genotipizzati utilizzando speciali array che aiutano a identificare un ampio insieme di marcatori genetici. Questi array includevano sia marcatori comuni che progettati su misura. I controlli di qualità sono stati importanti per garantire che i dati raccolti fossero affidabili e accurati.
Dopo aver raccolto i dati, i ricercatori li hanno analizzati per identificare diversi profili genetici basati sull'ascendenza. Hanno rimosso campioni che non soddisfacevano i criteri di qualità, come quelli con troppi dati mancanti o quelli che mostrano incoerenze nei marcatori genetici.
Valutare il Rischio e l'Età di Insorgenza
La ricerca ha esaminato come la genetica influisce sul rischio di sviluppare la malattia di Parkinson e sull'età in cui iniziano i sintomi. Hanno utilizzato modelli di regressione logistica per esaminare la correlazione tra alcuni geni e il rischio della malattia, adattandosi a fattori come età e sesso. Analizzando questi dati, i ricercatori miravano a vedere come la genetica influenzasse l'età in cui le persone hanno iniziato a sperimentare i sintomi della malattia.
Risultati su GBA1 e la Malattia di Parkinson
Lo studio ha trovato un nuovo legame tra la malattia di Parkinson e un gene chiamato GBA1. Questo gene è responsabile della produzione di un enzima vitale per la scomposizione di alcuni grassi nel corpo. I ricercatori hanno scoperto che le variazioni in questo gene potrebbero influenzare il rischio di sviluppare la malattia di Parkinson.
La variante specifica identificata, nota come rs3115534, è stata mostrata aumentare significativamente le probabilità di sviluppare la malattia. Ogni alele di rischio aggiuntivo aumentava le possibilità di malattia di Parkinson. Inoltre, questa variante sembrava influenzare l'età in cui si sviluppavano i sintomi, suggerendo una forte connessione tra questo gene e la progressione della malattia.
Confrontare Diverse Popolazioni
I ricercatori hanno anche confrontato i loro risultati con dati esistenti da popolazioni europee e asiatiche. Hanno scoperto che i fattori genetici che influenzano la malattia di Parkinson erano spesso diversi tra questi gruppi. Ad esempio, la variante di rischio trovata nella popolazione africana era rara negli europei. Questo ha evidenziato l'importanza di studiare popolazioni diverse per ottenere un quadro completo del panorama genetico della malattia.
Sequenziamento Genomico Completo
Per ottenere informazioni più approfondite, i ricercatori hanno condotto il sequenziamento genomico completo su individui dello studio. Questo metodo ha permesso di identificare non solo varianti genetiche note, ma anche potenziali nuove varianti che potrebbero essere collegate alla malattia. Hanno mirato a individuare eventuali variazioni di codifica o strutturali nel gene GBA1 che potrebbero spiegare il rischio osservato.
Nonostante i loro sforzi, non sono state trovate mutazioni nuove significative nel gene GBA1 che potessero giustificare il rischio aumentato. Questo risultato ha portato i ricercatori a considerare spiegazioni alternative per gli effetti genetici osservati, in particolare riguardo a come le variazioni influenzino l'espressione genica e l'attività degli enzimi.
Attività Enzimatica ed Espressione Genetica
Una scoperta interessante dello studio è stata la complessa relazione tra la variante GBA1 e l'enzima che codifica. Sebbene l'allele di rischio fosse associato a livelli più elevati di espressione di GBA1, corrispondeva a un'attività inferiore dell'enzima prodotto. Questo paradosso suggerisce che la variante di rischio potrebbe portare alla produzione di forme di enzimi non funzionali, portando a un rischio maggiore di malattia.
I ricercatori hanno anche messo in evidenza il potenziale per trascritti genici diversi di influenzare la malattia. Questo suggerisce che la presenza di diverse forme del trascritto GBA1 potrebbe complicare gli studi genetici convenzionali, sottolineando la necessità di indagini più complete.
Punteggi di Rischio Poligenico
I ricercatori hanno calcolato punteggi di rischio poligenico (PRS) per i partecipanti per prevedere la loro probabilità di sviluppare la malattia di Parkinson basandosi sul loro assetto genetico. Questo punteggio combina gli effetti di numerose varianti genetiche attraverso il genoma di un individuo per fornire una stima complessiva del rischio. Sia gli individui africani che quelli misti africani sono stati inclusi nell'analisi, fornendo una migliore comprensione di come la genetica influisca sul rischio di malattia di Parkinson attraverso diversi contesti.
Run di Omeozigosi
Lo studio ha anche esaminato i run di omeozigosi (ROH), che sono regioni in cui un individuo ha due copie dello stesso allele ereditate da entrambi i genitori. La loro analisi ha mostrato run di omeozigosi più prolungati negli individui con la malattia di Parkinson rispetto ai controlli. Questo suggerisce che potrebbero esserci fattori genetici recessivi che contribuiscono alla malattia in queste popolazioni, evidenziando la necessità di ulteriori ricerche.
Limitazioni e Direzioni Future
Sebbene lo studio abbia offerto importanti intuizioni, ha anche affrontato delle limitazioni. Un campione più grande avrebbe fornito un quadro più chiaro, soprattutto per analizzare il rischio genetico tra i diversi gruppi. Inoltre, la complessità delle interazioni genetiche e dei fattori ambientali ha richiesto cautela nell'interpretazione dei risultati.
Andando avanti, sarà cruciale esplorare altre potenziali varianti genetiche, specialmente in popolazioni sottorappresentate. Gli studi futuri dovrebbero indagare ulteriormente le influenze di GBA1 e di altri geni rilevanti e esaminare il loro impatto sullo sviluppo e sulla progressione della malattia.
Conclusione
Questo studio rappresenta un progresso significativo nella comprensione dei fattori genetici che contribuiscono alla malattia di Parkinson nelle popolazioni africane e miste africane. Concentrandosi su questi gruppi diversificati, i ricercatori possono scoprire nuove intuizioni e migliorare i metodi per la diagnosi precoce e il trattamento della malattia. I risultati sottolineano l'importanza di includere popolazioni variegate nella ricerca genetica per migliorare la nostra comprensione di malattie complesse come la malattia di Parkinson e come esse influenzano diverse comunità.
Con sforzi continui per caratterizzare il panorama genetico e scoprire meccanismi nuovi, c'è potenziale per sviluppare interventi e terapie mirati che potrebbero migliorare significativamente i risultati per le persone a rischio di malattia di Parkinson.
Titolo: Genome-wide Association Identifies Novel Etiological Insights Associated with Parkinsons Disease in African and African Admixed Populations
Estratto: BackgroundUnderstanding the genetic mechanisms underlying diseases in ancestrally diverse populations is a critical step towards the realization of the global application of precision medicine. The African and African admixed populations enable mapping of complex traits given their greater levels of genetic diversity, extensive population substructure, and distinct linkage disequilibrium patterns. MethodsHere we perform a comprehensive genome-wide assessment of Parkinsons disease (PD) in 197,918 individuals (1,488 cases; 196,430 controls) of African and African admixed ancestry, characterizing population-specific risk, differential haplotype structure and admixture, coding and structural genetic variation and polygenic risk profiling. FindingsWe identified a novel common risk factor for PD and age at onset at the GBA1 locus (risk, rs3115534-G; OR=1.58, 95% CI = 1.37 - 1.80, P=2.397E-14; age at onset, BETA =-2.004, SE =0.57, P = 0.0005), that was found to be rare in non-African/African admixed populations. Downstream short- and long-read whole genome sequencing analyses did not reveal any coding or structural variant underlying the GWAS signal. However, we identified that this signal mediates PD risk via expression quantitative trait locus (eQTL) mechanisms. While previously identified GBA1 associated disease risk variants are coding mutations, here we suggest a novel functional mechanism consistent with a trend in decreasing glucocerebrosidase activity levels. Given the high population frequency of the underlying signal and the phenotypic characteristics of the homozygous carriers, we hypothesize that this variant may not cause Gaucher disease. Additionally, the prevalence of Gauchers disease in Africa is low. InterpretationThe present study identifies a novel African-ancestry genetic risk factor in GBA1 as a major mechanistic basis of PD in the African and African admixed populations. This striking result contrasts to previous work in Northern European populations, both in terms of mechanism and attributable risk. This finding highlights the importance of understanding population-specific genetic risk in complex diseases, a particularly crucial point as the field moves toward precision medicine in PD clinical trials and while recognizing the need for equitable inclusion of ancestrally diverse groups in such trials. Given the distinctive genetics of these underrepresented populations, their inclusion represents a valuable step towards insights into novel genetic determinants underlying PD etiology. This opens new avenues towards RNA-based and other therapeutic strategies aimed at reducing lifetime risk. Research in Context Evidence Before this StudyOur current understanding of Parkinsons disease (PD) is disproportionately based on studying populations of European ancestry, leading to a significant gap in our knowledge about the genetics, clinical characteristics, and pathophysiology in underrepresented populations. This is particularly notable in individuals of African and African admixed ancestries. Over the last two decades, we have witnessed a revolution in the research area of complex genetic diseases. In the PD field, large-scale genome-wide association studies in the European, Asian, and Latin American populations have identified multiple risk loci associated with disease. These include 78 loci and 90 independent signals associated with PD risk in the European population, nine replicated loci and two novel population-specific signals in the Asian population, and a total of 11 novel loci recently nominated through multi-ancestry GWAS efforts. Nevertheless, the African and African admixed populations remain completely unexplored in the context of PD genetics. Added Value of this StudyTo address the lack of diversity in our research field, this study aimed to conduct the first genome-wide assessment of PD genetics in the African and African admixed populations. Here, we identified a genetic risk factor linked to PD etiology, dissected African-specific differences in risk and age at onset, characterized known genetic risk factors, and highlighted the utility of the African and African admixed risk haplotype substructure for future fine-mapping efforts. We identified a novel disease mechanism via expression changes consistent with decreased GBA1 activity levels. Future large scale single cell expression studies should investigate the neuronal populations in which expression differences are most prominent. This novel mechanism may hold promise for future efficient RNA-based therapeutic strategies such as antisense oligonucleotides or short interfering RNAs aimed at preventing and decreasing disease risk. We envisage that these data generated under the umbrella of the Global Parkinsons Genetics Program (GP2) will shed light on the molecular mechanisms involved in the disease process and might pave the way for future clinical trials and therapeutic interventions. This work represents a valuable resource in an underserved population, supporting pioneering research within GP2 and beyond. Deciphering causal and genetic risk factors in all these ancestries will help determine whether interventions, potential targets for disease modifying treatment, and prevention strategies that are being studied in the European populations are relevant to the African and African admixed populations. Implications of all the Available EvidenceWe nominate a novel signal impacting GBA1 as the major genetic risk factor for PD in the African and African admixed populations. The present study could inform future GBA1 clinical trials, improving patient stratification. In this regard, genetic testing can help to design trials likely to provide meaningful and actionable answers. It is our hope that these findings may ultimately have clinical utility for this underrepresented population.
Autori: Sara Bandres-Ciga, M. Rizig, M. B. Makarious, O. Ojo, P. Wild Crea, O. Abiodun, K. S. Levine, S. Abubakar, C. Achoru, D. Vitale, O. Adeniji, O. Agabi, M. J. Koretsky, U. Agulanna, D. A. Hall, R. Akinyemi, T. Xie, M. Ali, E. A. Shamim, I. Ani-Osheku, M. Padmanaban, O. Arigbodi, D. G. Standaert, A. Bello, M. Dean, C. Erameh, I. Elsayed, T. Farombi, O. Okunoye, M. Fawale, K. J. Billingsley, F. Imarhiagbe, P. Alvarez Jerez, E. Iwuozo, B. Baker, M. Komolafe, L. Malik, P. Nwani, K. Daida, E. Nwazor, A. Miano-Burkhardt, Y. Nyandaiti, Z.-H. Fang, Y. Obiabo, Kl
Ultimo aggiornamento: 2023-05-07 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.05.05.23289529
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.05.05.23289529.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia medrxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.
Link di riferimento
- https://www.versiticlinicaltrials.org/salusirb
- https://github.com/GP2code/GenoTools
- https://imputation.biodatacatalyst.nhlbi.nih.gov
- https://terra.bio/
- https://ldlink.nci.nih.gov/?tab=home
- https://CRAN.R-project.org/package=coloc
- https://amp-pd.org37
- https://github.com/GP2code
- https://dx.doi.org/10.17504/protocols.io.q26g74169gwz/v1
- https://www.coriell.org/
- https://gp2.org
- https://gtexportal.org/
- https://amp-pd.org/register-for-amp-pd
- https://research.23andme.com/dataset-access/
- https://github.com/GP2code/GP2-AFR-AAC-metaGWAS
- https://hpc.nih.gov