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血浆的高通量分析可以帮助鉴定ALS的生物标志物

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根据北卡罗莱纳州立大学的研究,对血浆的高通量分析可以帮助鉴定肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的诊断和预后生物标志物。这项工作进一步阐明了与疾病进展有关的途径,并似乎排除了环境神经毒素在ALS中的作用。

ALS是一种进行性神经退行性疾病,会导致大脑和脊髓中神经细胞的退化。目前,由于缺乏明确的靶标,诊断过程通常需要一年以上才能完成,以及监测进展情况的主观方法不足,治疗受到阻碍。

早期诊断很重要,但是我们迫切需要定量标记来监测进展和治疗干预的有效性。由于新陈代谢的破坏是ALS的标志性特征,我们希望研究代谢物标志物作为生物标志物发现的途径。”

北卡罗莱纳州立大学生物科学副教授迈克尔·伯雷曼(Michael Bereman),通讯作者

Bereman与来自NC State和澳大利亚麦格理大学的同事一起,从麦格理大学MND Biobank的134位ALS患者和118位健康个体中抽取了血浆样品。他们将基于芯片的毛细管区带电泳与高分辨率质谱联用,以鉴定和分析样品中的血浆代谢产物。这种方法可将血浆迅速分解成分子成分,然后通过其质量进行识别。研究人员开发了两种计算机算法:一种用于分离健康样本和ALS样本,另一种用于预测疾病进展。

最重要的代谢指标与肌肉活动有关:肌酸水平升高,有助于肌肉运动;肌酐和甲基组氨酸水平降低,肌酐和甲基组氨酸是肌肉活动和分解的副产物。ALS患者的肌酸升高49%,而肌酐和甲基组氨酸分别降低20%和24%。此外,男性ALS患者的肌酸与肌酐之比增加370%,女性增加200%。

通过机器学习,他们创建的算法随后能够将健康参与者与ALS患者分开,并预测疾病的进展。该模型产生了敏感性(检测疾病的能力)和特异性(检测没有疾病的个体的能力)的结果。疾病检测模型以80%的敏感性和78%的特异性进行,而进展模型以74%的敏感性和87%的特异性进行。

Bereman说:“仅肌酸缺乏症似乎不是一个问题-我们的研究结果证实,已知在ALS中发生改变的细胞能量产生的肌酸激酶途径工作不正常。”

麦格理大学(Macquarie University)神经科学教授,该论文的合著者吉尔斯·古耶明(Gilles Guillemin)说:“这些结果是强有力的证据,证明一组血浆代谢物可用于诊断和监测疾病的进展。” “我们的下一步将是随着时间的推移在同一位患者体内检查这些标志物。”

这项工作的另一个目标是寻找暴露于绿色和蓝色藻类花粉中的环境神经毒素Beta Methylamino-L-Alanine(BMAA)的证据。自1950年代以来,BMAA就与ALS相关联,但是很少有研究尝试在人类ALS患者中检测到它。研究人员在健康或ALS患者的血液中均未检测到BMAA。

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