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Parkinson ist eine komplexe Erkrankung, die viele Formen annehmen kann und schwer zu diagnostizieren ist. Während Forschende am LCSB die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen besser verstehen möchten, suchen sie zugleich kontinuierlich nach neuen Biomarkern: Indikatoren, die dabei helfen können, die verschiedenen Subtypen der Erkrankung zu identifizieren, und die eine frühere Diagnose ermöglichen könnten. Eine Studie von Wissenschaftlern des LCSB und Kooperationspartnern der Universität Tübingen zeigt, dass das kleine Stück DNA, das in den Mitochondrien – den entscheidenden Bestandteilen menschlicher Zellen – vorkommt, dabei helfen kann. Veränderungen, die sich im Laufe des Lebens in der mitochondrialen DNA ansammeln, lassen sich in Blutproben nachweisen und könnten einen Einblick in das Gehirn ermöglichen. Damit bieten sie ein neues, wenig invasives Verfahren zur Unterstützung der Diagnose und der Präzisionsmedizin.

Mitochondrien, zentrale Akteure bei der Parkinson-Krankheit

Jede menschliche Zelle enthält Mitochondrien, spezialisierte Bestandteile, die für das Überleben der Zelle entscheidend sind. Neben der Energieversorgung sind Mitochondrien zentrale Schaltstellen, die Entzündungsprozesse regulieren. Um diese kritischen Funktionen aufrechtzuerhalten, trägt jedes Mitochondrium ein kleines, ringförmiges Genom. In diesem DNA-Stück können sich im Laufe des Lebens Veränderungen ansammeln – Modifikationen, die erhebliche Auswirkungen auf die Gewebefunktion und das Krankheitsrisiko haben können. Solche Veränderungen stehen beispielsweise im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen, insbesondere Parkinson, und können frühe, mit der Krankheit verbundene Veränderungen widerspiegeln.

An dieser Stelle setzt die Forschung der Gruppe Molecular & Functional Neurobiology am LCSB in Zusammenarbeit mit dem am an. Ihre Idee: zu untersuchen, ob Veränderungen in der mitochondrialen DNA in Blutproben nachweisbar sind und verlässliche, leicht zugängliche Biomarker für die Parkinson-Krankheit darstellen könnten. In ihrer jüngsten Studie, , vergleichen sie Blutproben von Patienten mit verschiedenen Formen der Parkinson-Krankheit, von Risikopersonen und von gesunden Kontrollpersonen.

DNA-Veränderungen zur Identifizierung spezifischer Formen der Parkinson-Krankheit

Ihre ersten Ergebnisse zeigen, dass Veränderungen in der mitochondrialen DNA zwar bei allen Parkinson-Patienten signifikant erhöht sind, der Unterschied jedoch in zwei Gruppen besonders deutlich ausfällt: zum einen bei Patienten, die Mutationen in zwei spezifischen Genen, den sogenannten PINK1 und PRKN, tragen, zum anderen bei Patienten ohne bekannte genetische Ursache und mit frühem Krankheitsbeginn. „Diese Ergebnisse sind aus zwei Gründen interessant“, erklärt Prof. Anne Grünewald, Leiterin der Gruppe Molecular & Functional Neurobiology. „Erstens stützen sie die Annahme, dass mitochondriale Faktoren bei diesen Krankheitsformen eine Rolle spielen. Dies wird weitere Studien zu den Mechanismen dieser beiden Parkinson-Subtypen anregen. Zweitens wird ein neuer Biomarker die Patientenstratifizierung unterstützen, wodurch es einfacher wird, Patienten in verschiedene Gruppen einzuteilen und Behandlungen besser an ihre Bedürfnisse anzupassen.“

Früher Biomarker für Personen mit hohem Risiko

Zudem beobachteten die Forschenden, dass Menschen mit erhöhtem Parkinson-Risiko sowie Personen, die später an Parkinson erkrankten, bereits vor der Diagnose Veränderungen der mitochondrialen DNA im Blut aufwiesen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Veränderungen bereits in den Anfangsstadien der Erkrankung vorhanden sind, und deuten darauf hin, dass diese Veränderungen im Blut frühe molekulare Veränderungen widerspiegeln, die mit Parkinson in Verbindung stehen. Vor allem bedeutet dies, dass Veränderungen der mitochondrialen DNA das Potenzial haben, die Erkrankung anhand von Blutproben bereits in ihrer präklinischen Phase zu erkennen. Damit handelt es sich um einen vielversprechenden nicht-invasiven Biomarker für die Früherkennung.

Eine Reihe komplementärer Marker

„Wir stellen fest, dass unterschiedliche Biomarker Aufschluss über verschiedene Dimensionen der Krankheit geben“, erklärt , Letztautorin der Studie. „So zeigen einige Messungen beispielsweise die Auswirkungen genetischer Mutationen, während andere die Rolle von Umwelteinflüssen hervorheben. Einige Marker geben Hinweise darauf, was im Gehirn geschieht, andere zeigen die Auswirkungen der Neurodegeneration im restlichen Körper. Zusammen spiegeln sie die Realität der Erkrankung deutlich besser wider.“

Durch die Zusammenführung aller Informationen, die die verschiedenen Biomarker liefern, werden Forscher nicht nur in der Lage sein, die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen weiter zu untersuchen. Sie werden auch die Möglichkeit haben, einen multimodalen Ansatz zur Unterstützung der Diagnose und der Präzisionsmedizin zu entwickeln.

Ein Jahrzehnt gemeinsamer Forschung trägt Früchte

Zusammengenommen positionieren diese Ergebnisse Veränderungen in der mitochondrialen DNA als wertvolle Ergänzung der Parkinson-Biomarker-Landschaft: Sie sind in minimalinvasiven Blutproben bereits in frühen Stadien nachweisbar, subtypspezifisch und können mit genetischen und proteinbasierten Biomarkern kombiniert werden, um die Patientenstratifizierung zu verbessern.

Diese Studie verdeutlicht zudem die Bedeutung langfristiger Forschung und wissenschaftlicher Zusammenarbeit, wie Prof. Grünewald betont: „Das wirklich Spannende ist, dass wir nun die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Projekten herstellen, die in den vergangenen zehn Jahren unter Beteiligung des LCSB und externer Kooperationspartner durchgeführt wurden. Das reicht von unserer Arbeit zu polygenen Risikoscores über den Bluttest auf Alpha-Synuclein-Seeds, der von japanischen Forschenden in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Luxemburg entwickelt wurde, bis hin zu unserer langjährigen Erforschung der Rolle von Mitochondrien bei der Neurodegeneration. All diese Studien tragen dazu bei, eine multimodale Strategie zur Bekämpfung der Parkinson-Krankheit in ihrer ganzen Komplexität zu entwickeln.“

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Referenz: A. Grünewald, F. Knab, M. Zimmermann, Z. Landoulsi, J. Ghelfi, S. Hezzaz, S. Delcambre, M. Zarani, R-G. Copie, B. Röben, K. Sharma, P. Parchi, A. K. von Thaler, U. Sünkel, C. Schulte, A-K. Hauser, C. Klein, T. Gasser, B. Wissinger, K. Brockmann, P. May, G. Machetanz, J. C. Fitzgerald, , Brain, 2026.

Oberes Bild von Dr. Ilaria Goglia: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme lebender menschlicher Mittelhirnneuronen und Astrozyten, die aus iPS-Zellen gewonnen und mit MitoTracker Green und TMRE markiert wurden. MitoTracker Green macht das mitochondriale Netzwerk sichtbar, während TMRE Mitochondrien mit intaktem Membranpotenzial rot anzeigt. Die Zellkerne sind blau gefärbt. Funktionelle Mitochondrien sind gelb sichtbar.