Charakterisierung von metabolomischen Biomarkern aus einer klinischen Studie mit Coenzym Q10 bei genetisch stratifizierten Parkinsonpatienten

• Antragsteller: Dr. Alexander Balck
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438479242

Als Ursache für die Parkinson-Erkrankung (PD), konnten in 5-10% der Fälle monogene Mutationen bspw. in Parkin und PINK1 identifiziert werden.Diese Gene codieren für Proteine, die an der mitochondrialen Qualitätskontrolle beteiligt sind, was darauf schließen lässt, dass mitochondriale Dysfunktion eine zentrale Rolle in der Pathologie der (monogenen) Parkinson-Erkrankung spielt.Metabolomik beschreibt die quantitative Messung einer großen Anzahl von Metaboliten innerhalb einer Probe, sowie die anschließende bioinformatische Auswertung der Daten. Metaboliten sind an einer Vielzahl von Stoffwechselprozessen beteiligt z.B. der Epigenetik und der Initiierung von Signalkaskaden. Ein metabolomischer Biomarker, der zum Nachweis einer Erkrankung genutzt wird oder das Monitoring des Krankheitsverlaufs unterstützt, kann ein einzelnes Molekül oder ein Muster aus mehreren Molekülen sein.Die Grundlage einer personalisierten Therapie ist die Stratifizierung von Patientenuntergruppen durch genetische oder biochemische Marker. Dies ist bei PD sehr aktuell, da aktuell erste genspezifische Therapien entwickelt werden. Auch an unserem Institut wird aktuell eine doppelblinde, randomisierte, placebokontrollierte klinische Studie namens "MitoPD" durchgeführt, die die Auswirkungen der Behandlung von PD mit einem mitochondrialen Enhancer (Ubichinon) untersucht. Idiopathische (IPD) und monogenetische PD-Patienten werden dafür entsprechend dem erwarteten Grad der mitochondrialen Dysfunktion in vier Untergruppen eingeteilt.Das vorgeschlagene Projekt wird das Metabolom der MitoPD-Teilnehmer während der Intervention mit Ubichinon longitudinal untersuchen. Dazu werden Biomaterialien (Serum-, Plasma- und Urin-Proben) vor, während und nach der Behandlung entnommen und hinsichtlich Aminosäuren, Glutathion, biogenen Aminen, Katecholaminen, oxidativen Stressmarkern wie Isoprostane, nitrosativen Stressmarkern, Lysophospholipide, Gallensäuren, Oxylipinen, Prostaglandinen, Endocannabinoiden, Sphingosin, Sphinganin und Fettsäuren analysiert.Hierbei sollen i) eine Metabolom-Signatur der vier Gruppen in den Biomaterialien definiert und ii) die Auswirkungen der Ubichion-Behandlung zu vier Zeitpunkten bei IPD-, Parkin- und PINK1-PD-Patienten untersucht werden. Wir vermuten, dass sich die ursprüngliche metabolomische Signatur von unbehandelten Patienten mit Einschränkungen der Mitochondrien-Funktion (Parkin- und PINK1-PD-Patienten, sowie IPD-Patienten mit starkem genetischen Risikoprofil) durch die Behandlung mit Coenzym Q10 verändern wird.Zusammenfassend wollen wir Stoffwechselwege identifizieren, die bei bestimmten Formen von PD verändert sind und eventuell durch eine Ubichinonbehandlung wiederhergestellt werden kann. Hierbei hoffen wir, dass im Rahmen der Analyse zahlreicher Stoffwechselwege auch Metaboliten oder ein metabolomisches Profil identifiziert werden können, welche zukünftig als Biomarker für PD genutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Professor Dr. Thomas Hankemeier