《BMC Medical Genomics》：肌萎缩侧索硬化症的低甲基化DNA生物标志物研究

肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一种不可治愈的神经退行性疾病，其特点是选择性地损害运动神经元（MN），最终导致呼吸衰竭和死亡。该病缺乏特异性的生物标志物，这阻碍了新型治疗药物的设计和发展。目前，血浆中测量的神经丝蛋白提供了非特异性的神经元死亡读数，但这些蛋白质并非MN特有，在其他神经系统疾病中也可见升高，因此对于ALS的确诊价值有限。

国外研究团队将目光投向了MN死亡过程中释放到体液中的DNA，探讨了通过分析源自MN的低甲基化DNA特征来评估生物标志物的可能性。

（图片源于文献 从人类运动神经元的WGBS中得出低甲基化DNA特征并进行生物标志物评估）

研究人员利用诱导多能干细胞（iPSCs）分化而来的MN进行全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS），以获取MN特有的DNA甲基化特征。比较了这种甲基化特征与39种细胞类型的甲基化图谱，从中识别出MN特有的低甲基化区域。这些区域被认为与MN功能相关，并可能作为ALS进展速率的潜在生物标志物。

研究主要发现，1. MN特异性DNA甲基化特征：研究表明，iPSC衍生的MN具有与成人中枢神经系统（CNS）神经元一致的DNA甲基化特征。此外，研究团队还确定了8,729个MN特异性的低甲基化基因组区域，这些区域与MN功能相关联，但并未显示出与ALS遗传风险的具体关联。2. MN-DNA在血浆cfDNA中的检测：通过模拟实验，研究人员优化了用于检测MN特异性甲基化特征的算法，但在实际ALS患者血浆样本中未能检测到MN来源的DNA。理论上，由于MN数量相对较少，即使所有MN都死亡，其对血浆cfDNA的贡献也远低于可检测阈值。3. CSF中神经元来源的DNA：尽管在血浆中未能检测到MN-DNA，但在脑脊液（CSF）中却可以检测到神经元来源的DNA。这提示未来的研究或许可以在CSF中寻找MN特异性的生物标志物。

此次研究为开发ALS特异性生物标志物提供了一条新路径。虽然MN特异性DNA甲基化特征在血浆中的应用受到限制，但研究结果表明，CSF可能是探索此类标志物的一个更好的平台。此外，研究中使用的WGBS技术和iPSC模型不仅适用于ALS的研究，也为理解其他神经退行性疾病中细胞类型特异性变化提供了有价值的工具。

未来的工作应该集中于改进检测方法，提高灵敏度，使得即使是微量的MN-DNA也能被准确识别。同时，考虑到MN在ALS中的核心作用，结合临床数据和其他生物标志物，如神经丝蛋白，可能会进一步提升诊断和预后评估的准确性。随着技术的进步，我们有望找到更多针对ALS的有效治疗方法，并改善患者的生活质量。

参考文献：

Harvey, C., Nowak, A., Zhang, S. et al. Evaluation of a biomarker for amyotrophic lateral sclerosis derived from a hypomethylated DNA signature of human motor neurons. BMC Med Genomics 18, 10 (2025).