以LRRK2基因轉殖鼠模式，(G2385R)LRRK2帕金森病患者與無症狀帶因者的代謝體分析，探討LRRK2基因相關的帕金森病致病機轉

(一) 背景及研究目的 帕金森病是老年人口中第二常見的神經退化性疾病，尋找客觀的生物標記，以協助鑑別診斷與追蹤疾病嚴重度，一直是帕金森病研究上相當重要但尚未達成的目標。來自體液的生化標記(biochemical markers)，特別是較不具侵入性的血液與尿液，因具有較易取得、相對便宜與可以反應體內生化反應和致病機轉等優勢，是相當有潛力發展成帕金森病的生物標記之一。 代謝體學(metabolomics)屬後基因體世代之新興領域，藉由全面性地分析生物系統中所有的低分子量代謝物譜，以及 data mining和生物資訊學(bioinformatics)，提供全面性、由上而下且較無偏執的分析平台，供探索正常生理與病理間的差異，來了解整個生物體的生化反應、代謝途徑與交互作用等，從而找出可能與疾病的早期或進展相關的生物標記(biomarkers)。是發展轉譯醫學與尋找生物標記的重要技術平台。代謝體分析，已被應用於相當多疾病的研究，如心臟病、第二型糖尿病、精神分裂症、運動神經元疾病(漸凍人)與亨汀頓氏舞蹈症等。在帕金森病患者的血液中，其代謝體的表現，也已證實與健康老人不同。 帕金森病主要的原因是中腦黑質的多巴胺細胞退化與凋亡，但真正的致病機轉目前仍不清楚。基因突變、環境因素、或兩者的共同作用，都可能導致帕金森病。LRRK2基因，是目前已知最重要的帕金森病致病基因。其中的 G2019S點突變，是高加索人種中最多的致病突變，但在台灣、中國、日本等亞洲人種中，則相當罕見。反之 G2385R的變異，則是漢族獨有的致病危險因子。(G2385R) LRRK2的分子機轉仍不明，和它有交互作用，導致發病的其他基因或環境因子也完全未知。因此對(G2385R) LRRK2致病機轉的進一步研究，對於民族健康，可說是十分重要的議題。 最新的研究報告顯示，(G2019S) LRRK2的帕金森病患者，其血漿中的代謝體與發性帕金森病患者完全不同；甚至無症狀的帶因者，其代謝體也與未帶基因者相異。因此代謝體分析，除可能成為診斷帕金森病的生物標記外，也可望用於分析帶因者是否發病的因素，並有助於了解帕金森病的致病機轉。我們之前臨床的研究顯示，(G2385R) LRRK2患者的臨床退化速度較原發性帕金森病患者為慢，但原因不明。至目前為止，也沒有關於(G2385R) LRRK2患者與無症狀的帶因者的代謝體研究。在動物模式中，我們也發現，帶有(G2385R) LRRK2的基因轉殖小鼠，此種 LRRK2變異增加了多巴胺細胞對氧化壓力與神經毒素(MPTP)的易感性。但相關的機制或路徑仍完全未知。所以本研究的目的，在利用代謝體平台，尋找鑑別診斷與追蹤帕金森病疾病嚴重度的生物標記。藉由分析(G2385R) LRRK2變異對基因轉殖小鼠、PD患者和無症狀帶因者的代謝體的影響，尋找發病的可能因素，並進一步探討帕金森病的致病機轉。 (二) 研究設計 1. 動物:第一年將先進行動物實驗。10 個月大的基因轉殖小鼠與正常小鼠將分別接受 MPTP 或生理食鹽水的腹腔注射(25 mg/Kg, 每周兩次，共計 20 次)；犧牲後取出紋狀體與黑質，進行代謝體分析。 2. 人體: 第二年與第三年進行人體實驗，共需 320位受試者。第二年先分析 40位健康受試者、40位輕度、40位中度與 40位重度原發性帕金森病患者的血漿代謝體；第三年則分析 40位(G2385R) LRRK2帕金森病患者、40位(G2385R) LRRK2無症狀帶因者、40位嚴重度與 LRRK2患者相近的原發性帕金森病患者，與 40位健康受試者的代謝體。所有受試者均篩選自資料庫，之前均已由本科基因研究室檢測，確定其是否帶有已知的帕金森病相關的基因突變。符合條件之受試者將由靜 2/2 脈採血約 20毫升，分離血漿，進一步進行代謝體分析。 3. 代謝體分析方法：將採用核磁共振法為快速篩檢工具，至於無標的型(untargeted)及任務導向型之代謝體學探索規劃，則採用超效液相層析-飛行時間質譜法(UPLC-TOF MS)進行，代謝物定量上則由超效液相層析-三相四極桿質譜法(UPLC-TQ MS)進行，並進行統計分析，藉以探索、指認、再確認與 PD或(G2385R) LRRK2相關之代謝物，及其扮演生物標記之潛力。

系統編號:PC10308-1877
原計畫編號:MOST103-2314-B182-025-MY3