Stratified cohorts for biomarker assessment and trial readiness: TMEM175, SCARB2 and CTSB in Parkinson's disease

技术摘要：用于帕金森病生物标志物评估与临床试验准备的分层队列研究

问题陈述
溶酶体功能障碍是帕金森病（PD）发病机制的核心机制，这一点通过 GBA1 突变得到了最显著的证实。然而，全基因组关联研究（GWAS）已经确定了其他额外的溶酶体相关风险基因——TMEM175、SCARB2 和 CTSB——但这些基因对患者生物标志物谱的功能性影响尚不明确。尽管这些基因涉及溶酶体通路并在实验模型中被探索作为治疗靶点，但目前仍缺乏将这些基因变异与人类 PD 队列中的临床结局、$\alpha$-突触核蛋白（$\alpha$-synuclein）种子扩增活性、溶酶体蛋白水平以及鞘脂谱联系起来的全面数据。这一差距阻碍了临床试验中的患者分层，也限制了识别监测靶点结合与治疗疗效之生物标志物的能力。

方法论
本研究采用了利用三个队列的发现-验证设计：

1. 发现队列： 一个合并的德国数据集（TUEPAC-DESCRIBE-PD），包含来自蒂宾根大学及德国多个 DZNE 站点的 2,629 名 PD 患者。
2. 验证队列： 加速药物伙伴关系®帕金森病（AMP-PD）数据集，包含 2,172 名 PD 患者。

遗传分层：
患者根据 GBA1 突变状态（PD$_{GBA1\_wildtype}$ 和 PD$_{GBA1}$）以及三个溶酶体基因的风险等位基因进行分层：

• TMEM175：p.M393T (rs34311866) 和 p.Q65P (rs34884217)。
• SCARB2：rs6812193 和 rs6825004。
• CTSB：rs1293298。
  排除了携带 LRRK2、Parkin、PINK1 和 SNCA 罕见突变的患者，以减少遗传混杂因素。

生物标志物评估：
研究评估了多维度的生物标志物谱：

• 临床指标： 运动功能 (UPDRS-III)、认知功能 (MoCA) 和抑郁程度 (BDI-II)。
• $\alpha$-突触核蛋白： 通过种子扩增分析（SAA）测定的脑脊液（CSF）$\alpha$-syn 种子扩增活性。
• 溶酶体蛋白： 脑脊液中的 LIMP2 (SCARB2)、Cathepsin B (CTSB) 和 LAMP2 水平。
• 酶活性： 基于血液的葡萄糖脑苷酶（GCase）酶活性。
• 鞘脂组学： 脑脊液和血浆中的葡萄糖神经酰胺（GlcCer）、神经酰胺（Cer）、鞘磷脂（SM）及相关代谢物水平。

统计分析：
使用多变量线性回归和逻辑回归评估关联性，并针对性别、年龄、病程及 GBA1 状态进行了调整。分析在整体 PD 队列以及 GBA1 分层亚组中均进行了。采用 Benjamini–Hochberg (BH) 方法进行多重假设检验校正，以控制错误发现率 (FDR)。

主要结果

• 临床结局： 在发现队列中，在调整 GBA1 状态后，TMEM175 p.M393T 风险变异与认知功能降低 (MoCA) 呈名义相关，但在经过多重检验校正后未达到显著性。在两个队列中，未发现所研究的变异与 UPDRS-III 或 BDI-II 评分之间存在显著关联。
• $\alpha$-Syn 种子扩增： 在发现队列中，携带 TMEM175 p.Q65P 风险等位基因的患者表现出较高比例的 $\alpha$-syn 种子扩增阳性率（79% vs 95%，$P=0.053$），但在校正后未达到统计学显著性。
• 溶酶体蛋白：
  • CTSB： 在发现队列中，携带 CTSB rs1293298 风险等位基因的患者脑脊液中的 CTSB 水平呈名义降低。在整体 PD 队列以及特定的 PD$_{GBA1\_wildtype}$ 亚组中，观察到风险等位基因携带者的脑脊液 LAMP2 水平显著低于保护性等位基因携带者。
  • SCARB2： 根据 SCARB2 基因型，脑脊液 LIMP2 水平未观察到显著差异。
• GCase 活性： 在发现队列的 PD$_{GBA1\_wildtype}$ 亚组中，SCARB2 rs6812193 风险等位基因携带者的 GCase 活性显著降低（校正后 $P=0.027$），在验证队列中也观察到了类似的非显著趋势。对于 TMEM175 变异，未发现 GCase 活性的显著差异。
• 鞘脂谱：
  • TMEM175 p.M393T 风险等位基因携带者的脑脊液中 GCase 下游产物（各种神经酰胺）水平名义较低，且血浆鞘磷脂 (SM) 水平高于保护性等位基因携带者。
  • SCARB2 rs6825004 风险等位基因携带者的脑脊液 GlcCer C24:0 水平呈名义升高。

意义与主张
作者声称，本研究首次将这些特定的溶酶体遗传变异与广泛的临床及液体生物标志物相结合。研究结果表明，TMEM175、SCARB2 和 CTSB 的遗传变异对生物标志物谱具有功能性影响，特别是在溶酶体蛋白水平、GCase 活性和鞘脂代谢方面。

本文认为，将遗传特征与生化谱相结合为患者分层提供了一个框架。具体而言，观察到的关联表明，这些生物标志物可以作为未来针对溶酶体通路开展的临床试验中，监测靶点结合与治疗疗效的转化性读数。作者强调，尽管部分关联属于名义相关且未通过严格的多重检验校正，但数据支持了由溶酶体遗传学驱动的 PD 生物学异质性，并值得在独立的队列和实验研究中进一步调查。研究结论指出，这些发现提供了探索性参考数据，以支持未来专注于患者分层和针对溶酶体通路靶向疗法的临床试验设计。