基于大规模多队列蛋白质组学揭示肌萎缩侧索硬化症的骨骼肌生物标志物：疾病状态与进展监控的新视角

本刊推荐：这项大规模多队列蛋白质组学研究利用慢解离速率修饰适配体（SOMAmer）技术，系统分析了肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者与健康对照组的血浆和脑脊液（CSF）样本，鉴定出329种差异表达蛋白。研究发现骨骼肌来源的生物标志物（如TNNT2、PDLIM3、MYL11）不仅可区分疾病状态，更能动态反映疾病进展。通过独立队列验证和免疫测定正交确认，揭示了这些标志物在ALS治疗开发中作为监测生物标志物（BEST标准）的重要潜力，为理解疾病生物学机制和临床试验提供了新思路。

研究方法与队列设计

本研究采用前瞻性多中心设计，纳入发现队列（161例ALS患者和165例健康对照）和独立验证队列（83例ALS患者和28例对照）。所有样本均通过SomaScan Assay v4.1技术平台进行相对定量分析，该技术基于慢解离速率修饰适配体（SOMAmer）可同步检测约7,000种蛋白质。血浆样本采用3种稀释度（20%、0.5%、0.005%）检测，脑脊液（CSF）采用单一稀释度（20%）检测。统计分析采用线性混合效应模型，校正年龄、性别、检测板和血红蛋白水平等混杂因素。

疾病状态生物标志物的发现

在血浆样本中，研究鉴定出329种显著差异表达蛋白质（调整后p值<0.05），其中132种上调，197种下调。最显著上调的蛋白包括PDLIM3（log2FC=2.1）、TNNT2（log2FC=1.8）、MYL11（log2FC=1.7）等骨骼肌特异性蛋白；最显著下调的蛋白包括ANTXR2（log2FC=-1.2）和ART3（log2FC=-1.1）。在CSF中，20种蛋白质呈现显著差异表达，其中神经丝轻链（NEFL）、神经丝重链（NEFH）、壳三糖苷酶（CHIT1）和碳酸酐酶3（CA3）上调最为显著。这些发现不受性别、基因型（如SOD1或C9orf72突变）或药物治疗（利鲁唑、依达拉奉或反义寡核苷酸）的显著影响。

疾病进展监测标志物的动态特征

通过纵向数据分析，研究发现血浆中的TNNT2、PTN、PDLIM3和MYL11等蛋白随ALSFRS-R评分下降（疾病进展）而显著上升（负相关关系），而ANTXR2、CLEC3B、CRTAC1和ART3则随疾病进展而下降（正相关关系）。值得注意的是，肌肉生长抑制素（MSTN/GDF11）的下调提示机体存在代偿性肌肉增生反应。这些进展性标志物的变化速率（以t值衡量）甚至优于ALSFRS-R本身（例如ANTXR2的t=22.6，TNNT2的t=-15.1，ALSFRS-R的t=-13.7），表明其具有更敏感的疾病监控潜力。

时间稳定性标志物的鉴定

研究还发现一组在ALS中持续高表达但随时间相对稳定的蛋白标志物，包括MYOM2、ACTN2和KLHL41等。这些蛋白虽在个体间存在一定变异性，但可能作为治疗反应评估的基线参考指标。例如，MYOM2在自然杀伤（NK）细胞和骨骼肌中高表达，ACTN2则特异性分布于骨骼肌组织。

独立队列验证与正交实验确认

在独立验证队列中，血浆标志物（PDLIM3、CA3、MYOM2、MYL11、TNNT2）和CSF标志物（CHIT1、NEFL、NEFH、GPNMB）的差异表达模式得到高度重复。通过罗氏电化学发光免疫分析法（Elecsys Troponin T hs assay）对血浆TNNT2进行验证，显示其与SOMAmer强度高度相关（r=0.81, p<0.0001）。ALS患者基线TNNT2浓度中位数为19ng/L，显著高于对照组的7ng/L（p<0.0001），且每月平均增加0.44ng/L。同样，CSF中的GPNMB通过ELISA验证也显示与SOMAmer数据显著相关（r=0.66–0.93）。

生物学机制与组织来源解析

通过基因型-组织表达（GTEx）和人类蛋白质图谱（HPA）数据库分析，发现疾病状态标志物和稳定性标志物主要源自骨骼肌组织（如MYL11、TNNT2、ACTN2），而进展性标志物则涉及多组织来源：如心肌细胞（TNNT2）、施万细胞（ANTXR2）、小胶质细胞（CLEC3B）和巨噬细胞（CD209）。基因富集分析（Gene Ontology）进一步证实骨骼肌病理是核心生物学主题，而疾病进展相关蛋白则显著富集于免疫炎症通路。

治疗反应与药物影响分析

研究发现利鲁唑治疗可使血浆KCNIP3水平升高约60%，该蛋白通过调节电压门控钾通道（A-currents）降低神经元兴奋性，这与利鲁唑的已知机制一致。其他药物（如依达拉奉或反义寡核苷酸）因样本量不足未发现显著影响。

临床意义与未来方向

本研究首次通过大规模纵向蛋白质组学揭示了ALS中骨骼肌来源生物标志物的核心作用，不仅提供了疾病分层的分子依据，更为临床试验提供了动态监测工具。例如，血浆TNNT2已被证实可在SOD1-ASO治疗中反映药效反应。尽管SOMAmer技术具有高通量优势，但临床转化仍需通过免疫测定等技术进行绝对定量验证。未来研究应聚焦于这些标志物在特定ALS亚型和治疗场景中的上下文适用性（context of use），推动其成为FDA生物标志物分类（BEST）体系中的合格监测标志物。