帕金森病相关基因检测：从LRRK2、GBA到VPS35，如何指导个体化治疗与临床试验入组

帕金森病（Parkinson Disease, PD）是全球第二常见的神经退行性疾病，其特征是进行性运动障碍和非运动症状，患者主要表现为运动缓慢、僵硬和震颤，此前的研究已在美国和欧洲5%-10%帕金森病患者中发现与帕金森病相关基因的致病变异^[1]。然而，由于临床医生和患者缺乏相关检测意识、成本问题以及对结果缺少解读能力，只有极少数帕金森病患者接受基因检测。以往研究显示，在发病年龄较早、家族史阳性或某些血统患者中基因检测阳性的可能性更高，不同国家和全球地区的不同祖先个体中可能存在不同的基因变异。目前，临床基因组学帕金森病基因审校专家小组（PDGCEP）已将七种基因（LRRK2、GBA1、PRKN、SNCA、PINK1、PARK7、VPS35）确定为与帕金森病存在因果关系的基因^[2]。基于遗传风险类别的精准医疗有望为帕金森患者提供个性化医疗服务，因此近年来相关基因检测的临床和研究应用日益增长。明确PD患者的遗传状态有助于参加基因靶向临床试验、预测预后和指导治疗提供前所未有的视角。

（1）LRRK2基因：最常见的遗传关联与靶向治疗的希望

作为帕金森病中最常见的遗传风险因素之一，LRRK2是一种独特且结构复杂的多功能蛋白质，它包含两个重要的酶活性区域，即由复合体中的Ras蛋白（ROC）以及ROC蛋白的C端区域（COR）组成的GTP酶区域，以及一个激酶区域，同时还包含多个蛋白质相互作用区域^[3]。LRRK2变异在家族性帕金森病中约占4%至36%不等，在某些族群中甚至高达39%，而在散发性帕金森病中约占1%至39%。在帕金森病亚洲人群中，而p.G2385R和p.R1628P与帕金森病最为相关。一种常见的LRRK2单倍型，p.N551K-p.R1398H-p.K1423K，在不同人群中与帕金森病风险降低有关。

图1：LRRK2结构域结构、致病突变及自信磷酸化位点

LRRK2的靶向治疗药物研发进展

LRRK2有害变异导致激酶活性增加的发现为LRRK2激酶抑制剂作为LRRK2-PD患者的潜在治疗方式奠定了基础。目前主要开发的LRRK2抑制剂为DNL151和DNL201，这两者已通过I期和Ib期临床试验，大多数参与者在临床相关剂量下无或出现轻微不良反应。图2列出了迄今为止发现的一些LRRK2抑制剂。这些抑制剂通过选择性抑制LRRK2的激酶和GTP酶活性来发挥治疗效果，从而展现出多方面的药理学特性^[4]。

图2：迄今为止发现的一些LRRK2抑制剂

（2）GBA基因：独特且复杂的亚类

GBA1是帕金森中最高风险的遗传基因之一，这个基因编码溶酶体酶葡萄糖脑苷脂酶（GCase），该酶负责分解葡萄糖脑苷脂和葡萄糖鞘氨醇。有害的双等位基因GBA1变异会导致溶酶体贮积症——戈谢病（GD）。GBA1突变还会增加患帕金森病的风险，单等位基因携带者的患病率从5倍增加到双等位基因携带者的20倍，同时增加路易体痴呆或帕金森病痴呆等相关神经退行性疾病的风险。据估计，5%至25%的帕金森病患者携带GBA1突变，而多达30%的携带者在80岁前会发展为帕金森病。鉴于GBA1突变对帕金森病风险的影响较大且其普遍率较高，GBA1突变被认为是帕金森病最重要的遗传原因。

GBA相关帕金森病患者（PD-GBA）的临床表现范围与特发性帕金森相似，但PD-GBA通常表现较早，进展更快，并伴有认知障碍，因此被认为是更为侵袭性的PD形式。即使没有特定的GBA1突变，特发性PD患者GCase活性也会降低，进一步支持降低GCase是PD发展核心的假说。被观察到的GCase水平降低与疾病严重程度相关存在遗传“剂量效应”，强烈支持这些个体通过提高GCase水平来治疗疾病的观点。

PD-GBA中GCase活性降低被认为会导致糖鞘脂底物（包括GluCer和GluSph）积累，以及神经酰胺生成改变和其他脂质的二次变化。糖鞘脂底物的积累具有毒性且促炎，导致溶酶体功能障碍。还有证据表明，这些糖鞘脂的积累可能影响细胞内α突触核蛋白的结构和聚集。神经酰胺的减少也与神经退行性和α突触核蛋白病理有关，并在帕金森病患者脑部中观察到。在动物模型中，GluCer的积累与磷酸化α突触核蛋白和聚集体的聚集增加相关。与GBA突变相关的PD病理生理学如图3所示。

图3：GBA1突变与哪些帕金森病理生理学相关

GBA-PD的治疗方式

目前关于GBA-PD的治疗有以下一些尝试：①通过血脑屏障递送rGCase（磁共振引导聚焦超声递送GCase）；②防止GCase降解（HDACi阻断Hsp90与GCase的结合，阻止GCase泛素化和蛋白酶降解）；③基因治疗（编码GBA1的AAV载体脑内注射）；④底物还原疗法（venglustat治疗GBA1-PD的疗效II期临床试验）；⑤小分子伴侣蛋白（SMCs）;⑥止咳剂和黏液溶解剂Ambroxol等等。

（3）VPS35基因：罕见但关键，解码精准治疗

液泡蛋白分选蛋白VPS35中的D620N突变最初于2011年通过外显子测序在一个大型瑞士PD家族中被发现。自首次发现以来，D620N突变已在全球多个PD家族和个体中被鉴定。除日本人群外，D602N突变在亚洲人群中较为罕见，主要在高加索血统个体中被发现。尽管在个别帕金森病患者中报告了多种VPS35的罕见变异（如R32S、P316S、R524W、I560T、H599R和M607V），但只有D620N突变因与PD家族疾病分离而被确认具有致病性。

VPS35-PD临床上与散发性帕金森相似，属于典型晚发病，伴有基本运动症状、对左旋多巴治疗反应性，以及部分受试者轻度认知障碍。鉴于VPS35-PD与偶发性PD患者之间的临床观察难以区分，全面评估VPS35-PD死后病例的神经病理学，有助于了解家族性和散发性PD是否可能存在类似机制。然而，迄今为止，D620NVPS35-PD病例的神经病理尚不清楚，仅评估了一例受试者，包括皮层和基底核部分（但严重缺失脑干部分），且无路易病或α突触核蛋白聚集迹象。尽管大量研究表明VPS35对正常细胞功能和存活性具有重要性，但D620NVPS35突变诱导PD神经退行的机制仍不明确。据报道，D620N突变破坏了VPS35在至少三条细胞通路中的作用，包括自噬、神经递质和线粒体动力学/功能。

目前还不清楚如何最好地选择性地针对帕金森病中的反向转运蛋白Retromer进行治疗方法开发，可能涉及LRRK2激酶抑制、促进WASH复合物的互作，或者通过药物伴侣增强反向转运蛋白的稳定性。尽管D620NVPS35引发的神经退行性病变的确切致病机制尚不明确，但一些由逆转录体功能障碍引发的下游细胞途径已被提及，包括线粒体融合与分裂、自噬缺陷、神经元信号传递/传输的改变以及与其他与帕金森病相关的基因产物的相互作用。未来研究这些机制将有助于开发针对VPS35相关帕金森病以及可能的散发性帕金森病的治疗方法。

（4）与散发性PD关系最为紧密的SNCA

由第4染色体长臂上的SNCA基因编码的αSyn（由140个氨基酸组成）在神经元的突触前终端中含量丰富，αSyn的病理积累是帕金森病临床症状的主要原因。αSyn的生理作用与膜结合、突触囊泡回收以及多巴胺（DA）代谢有关。这种140个氨基酸的多肽似乎通过改变酪氨酸羟化酶（TH）的活性（DA合成的关键酶）来与调节DA合成和摄取的蛋白质相互作用，并抑制芳香族氨基酸脱羧酶，后者调节左旋多巴向DA的转化。在这方面，αSyn的神经毒性似乎与DA有关，因为它会导致培养的人类多巴胺能神经元发生凋亡，但能保护非多巴胺能的人类皮质神经元。αSyn的错误折叠会降低其与膜结合的能力，导致其在细胞质中积累，并在体内发生寡聚化和聚集。这一过程涉及形成富含β折叠的前纤维状聚集物，从而在膜上形成孔洞，导致通透性增加、钙内流，并最终导致细胞死亡。尽管路易小体的形成及其在疾病中对黑质（SN）中的多巴胺能神经元的具体影响尚不清楚，但越来越多的证据表明，金属稳态的破坏和氧化应激在包括帕金森病在内的各种与年龄相关的神经退行性疾病中起着关键作用。特别是，丝氨酸-129位点的磷酸化αSyn（pSer129）被认为是路易小体聚集物中发现的主要蛋白质形式；在健康大脑中，αSyn只有4%的部分发生磷酸化，而在存在路易病理变化的大脑中，这一比例则高达90%。在此背景下，损伤期间αSyn产生聚集体这一发现为旨在减少其合成或增加其清除、预防和/或清除其毒性沉积的新治疗策略铺平了道路。在过去十多年中，已经研究了多种不同的治疗方法，其中对SNCA基因表达的调节引起了越来越多的关注。SNCA调节失常在帕金森病发病机制中的作用也是基于证据表明，SNCA位点的扩增（重复或三倍体）或SNCA基因突变与家族性帕金森病的严重程度密切相关，并显示出剂量依赖性毒性。SNCA基因的突变是首个在单基因帕金森病中被确认的基因，并且该基因的变异与散发性帕金森病的关联最为紧密。

随着精准医疗理念的深入，帕金森病（PD）的基因检测正从研究走向临床。然而，面对市场上纷繁复杂的检测项目，患者和医生最困惑的问题往往是：我（或我的患者）到底需不需要做这个检测？综合最新研究，基因检测并非人人必需，但对于以下特定人群，其临床价值尤为显著。

明确遗传高危因素的人群是检测的核心对象

大约10%的患者可检测到至少一个与帕金森病相关的主要致病基因变异。因此，早发型帕金森病患者是首要的推荐人群。发病年龄<50岁定义为早发型，并在此类人群中进行基因筛查，发现了较高比例的致病突变。此外，有明确家族史的患者，尤其是一级亲属（父母、兄弟姐妹、子女）中有帕金森病患者的个体，其遗传因素占比更高，进行基因检测有助于明确病因。

特定的临床特征可指向基因检测的必要性

尽管典型的帕金森病症状（如静止性震颤、动作迟缓）是临床诊断的基础，但某些不典型的表现或治疗反应可能提示潜在的遗传病因。研究发现，携带ATP13A2基因突变的早发型患者对标准的左旋多巴治疗不敏感。这种特殊的药物反应模式，本身就是考虑进行基因检测的一个重要临床线索。对于病程进展异常迅速、或早期伴有显著认知功能下降等不典型特征的患者，基因检测有助于鉴别诊断。

特定种族或族群背景的人群

GBA基因变异是帕金森病的重大风险因素，而在德系犹太裔人群中，GBA基因的某些致病突变携带率显著高于普通人群。因此，对于有此族裔背景的帕金森病患者，进行包含GBA基因的检测具有更高的阳性预期价值，并能为其家庭提供更准确的遗传风险评估。

PD基因检测的核心价值^[5]

基因检测的核心价值在于：1.明确诊断与预后：为患者（尤其是早发和不典型病例）提供病因学解释，并提示可能的疾病进展轨迹（如GBA变异可能与更快的认知衰退相关）。2.指导治疗与试验：为个体化治疗选择（如避免使用可能加重特定基因携带者认知风险的药物）和匹配靶向药物临床试验（如针对LRRK2或GBA的精准治疗试验）提供依据。3.家庭遗传咨询：为患者亲属提供明确的风险评估信息，帮助其进行生活规划和必要的监测。

核心测序技术

1. 二代测序：这是目前多基因面板检测的主流技术。NGS能够高通量、并行地对数十至数百个基因进行测序，极大地提高了检测效率和通量。商业实验室提供的PD多基因面板普遍采用此项技术。

2. Sanger测序：作为传统金标准，其准确率高，但通量低、成本高。目前主要用于对NGS检测出的特定可疑变异进行验证确认，或在家族中已知特定突变时进行靶向检测。

3. 拷贝数变异分析：对于像PRKN和SNCA这类常以基因整体缺失或重复形式致病的基因，仅靠常规测序无法检出。因此，完整的检测方案应包含MLPA或芯片比较基因组杂交等专门技术来检测此类变异。

致病/可能致病突变：发现明确的基因缺陷致病突变。意味着遗传遗传检测结果直接解释了疾病的病因。解读此时的重点在于：理解该基因特定的临床表型（如GBA突变通常预示更快的认知认知进展认知衰退）、调整治疗策略（如为GBA携带者避免使用某些药物），并评估家庭成员的风险。

风险基因变异：常见的是杂合性的GBA基因变异。它不直接致病，但显著是帕帕金森病的重要风险因素，显著会显著增加患病几率并可能影响病程。其解读管理重点在于加强对相关症状的监测，并关注相关的靶向靶向临床试验。

临床意义未明变异：发现的“临床意义未明”变异与疾病的关系不明，既不能因此改变临床决策，也无法让家人安心。这是当前大规模测序的主要挑战之一。处理方式是记录此变异，并做持续的关注。

阴性结果：未发现报告意义的变异。必须结合所检测的基因面板来解读。如果使用的是仅包含5个核心基因的小面板，阴性结果则不能遗传病因，可能遗漏了未涵盖基因或未检测的突变类型。了解检测范围是准确解读阴性结果关键前提。