研究揭示ALS患者血液代謝特征

據(jù)北卡羅來納州立大學(xué)的研究，對血漿的高通量分析可以幫助鑒定肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）的診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物。這項(xiàng)工作進(jìn)一步闡明了與疾病進(jìn)展有關(guān)的途徑，并似乎排除了環(huán)境神經(jīng)毒素在ALS中的作用。

ALS是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，會導(dǎo)致大腦和脊髓中神經(jīng)細(xì)胞的退化。目前，由于缺乏明確的目標(biāo)，診斷過程通常需要一年以上才能完成，缺乏足夠的主觀的監(jiān)測進(jìn)展的方法，治療受到了阻礙。

“早期診斷很重要，但是我們迫切需要定量標(biāo)記物來監(jiān)測進(jìn)展和治療干預(yù)的有效性，”北卡羅來納州州立大學(xué)生物科學(xué)副教授，作者M(jìn)ichael Bereman說。 “由于新陳代謝的破壞是ALS的標(biāo)志性特征，我們希望研究代謝物標(biāo)志物作為生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)的途徑?！?/span>

Bereman與來自北卡州立大學(xué)和澳大利亞麥格理大學(xué)的同事從麥格理大學(xué)MND生物庫采集了134名ALS患者和118名健康個體的血漿樣本。他們將基于芯片的毛細(xì)管區(qū)帶電泳與高分辨率質(zhì)譜聯(lián)用，以鑒定和分析樣品中的血漿代謝產(chǎn)物。這種方法可將血漿迅速分解成分子成分，然后通過其質(zhì)量進(jìn)行識別。研究人員開發(fā)了兩種計(jì)算機(jī)算法：一種用于分離健康樣本和ALS樣本，另一種用于預(yù)測疾病進(jìn)展。

研究表明，最重要的代謝指標(biāo)與肌肉活動有關(guān)：肌酸水平升高，有助于肌肉運(yùn)動；肌酐和甲基組氨酸水平降低，肌酐和甲基組氨酸是肌肉活動和分解的副產(chǎn)物。 ALS患者的肌酸升高了49％，而肌酐和甲基組氨酸分別降低了20％和24％。此外，男性ALS患者的肌酸與肌酐之比增加370％，女性增加200％。

通過機(jī)器學(xué)習(xí)，他們創(chuàng)建的算法隨后能夠?qū)⒔】祬⑴c者與ALS患者分開，并預(yù)測疾病的進(jìn)展。該模型產(chǎn)生了敏感性（檢測疾病的能力）和特異性（檢測沒有疾病的個體的能力）的結(jié)果。疾病檢測模型以80％的敏感性和78％的特異性進(jìn)行，而進(jìn)展模型以74％的敏感性和87％的特異性進(jìn)行。

Bereman說：“僅肌酸缺乏癥似乎不是問題，我們的研究結(jié)果證實(shí)，已知在ALS中發(fā)生改變的細(xì)胞能量產(chǎn)生的肌酸激酶途徑?jīng)]有發(fā)揮應(yīng)有的作用。”麥格理大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授，該論文的合作者Gilles Guillemin表示：“這些結(jié)果表明血漿代謝物可用于診斷和監(jiān)測疾病進(jìn)展。我們的下一步將是隨著時間的推移在同一位患者體內(nèi)檢查這些標(biāo)志物。