日本京都府立医科大学分子脑病态解析学专业的德田隆彦教授和神经内科学专业的笠井高士讲师等人开发出一款测定肌萎缩性侧索硬化症（ALS, 俗称“渐冻人症”）生物标志物（Biomarker）的超灵敏系统，定量测定在患者的脑脊液和血液中异常聚集并积累的TDP-43分子。
研究团队结合该TDP-43测定系统和可以定量测定神经丝蛋白轻链（Neurofilament，NfL，能反映对神经细胞间信号传递至关重要的神经轴突损伤程度）的系统，对ALS患者组和对照患者组进行了比较。结果发现，ALS患者组的脑脊液和血液中的TDP43及NfL均明显高于对照组。通过综合考察脑脊液中的TDP和NfL的定量信息，可以实现对ALS的精确生物化学诊断。研究团队在今年5月份举行的日本神经学会大会上，进行了全球首次报告。
另外，血液和脑脊液中的NfL与ALS患者的预后也密切相关。目前为止只能凭临床症状诊断的ALS，从此有了可以准确、快速地进行生物化学诊断和预后判断的生物标志物，可以说这是一项划时代的研究成果。
相关研究成果已于2019年11月11日在网络期刊《Annals of Clinical and Translational Neurology》上发表。
ALS患者与对照患者之间的比较
研究团队在ALS患者组和对照患者组（在探索队列中为接受过脑脊液检查但未患神经退行性疾病的患者；在验证队列中为呈现出与ALS相似的运动障碍的神经肌肉疾病患者）之间比较研究了这些生物标志物。为确保准确性，研究分两组（探索队列和验证队列）进行。两组均得出以下结果：①脑脊液中的TDP-43在ALS患者中显著升高（图1A、1B）、②脑脊液中的NfL在ALS患者中显著升高（图1C、1D）、③血液中的NfL在ALS患者中显著升高（图1E、1F）。
图1：ALS患者组和对照（control）患者组的脑脊液TPD-43、脑脊液NfL和血液NfL的比较
另外还发现，脑脊液TDP-43与脑脊液NfL的组合使用比分开单独使用诊断精度更高（图2A、2B）。
图2：通过脑脊液TDP43与脑脊液NfL的组合提高诊断精度（ROC曲线表示诊断精度，曲线越靠近左上方、也就是说曲线下面的面积（AUC）越大，生物标志物的诊断精度越高。）
该结果意味着，在ALS的诊断中，脑脊液中的NfL和TDP-43的浓度具有互补作用。最近的研究基本已经确认，不仅是脑脊液中，ALS患者血液中的NfL也会升高。但由于NfL是反映神经轴突损伤程度的指标，不仅是ALS，在很多种神经疾病中其浓度都会升高。因此存在一个问题，就是即使NfL检测出异常值，但要想判断患者是否真的罹患ALS，也必须经过神经学检查和电生理检查才能最终确定。
而TDP-43是与ALS病情直接相关的分子。研究团队在过去的研究中， ALS以外的疾病患者脑脊液中未曾出现TDP-43升高的现象。因此，通过结合这两项指标，有望在维持较高的检测灵敏度的情况下，排除其他疾病，准确检测出ALS。实际上，在与ALS相似的神经性疾病的验证队列研究中，辨别精度已经达到可以不需要临床诊断，而是只通过生物标志物的组合进行诊断的水平（ROC解析的AUC>0.9）。组合的诊断灵敏度和特异度也都非常高。
脑脊液和血液中的NfL与预后的关系
另外，研究团队还研究了生物标志物与ALS患者预后（从采集样本到死亡或者永久使用人工呼吸机的时间）之间的关系。比较发现，脑脊液和血液中NfL较高的ALS患者往往预后较差（图3C、3D）。NfL为神经细胞的轴突构成成分，是反映轴突损伤的指标，从这个角度来看得出上述结果也很合理。也就是说，可以理解为NfL反映了神经细胞目前因ALS而受到的损伤程度，即单位时间内神经细胞的损伤速度。
该结果再次确认了在之前的研究中确认的事实。利用生化性生物标志物客观评判ALS的严重程度对新药的研发也具有重要意义。
图3：脑脊液和血液中NfL浓度与预后的比较
本图总结了探索队列与验证队列的数据（Kaplan-Meier曲线）。Kaplan-Meier曲线显示了生存率（纵轴）随时间（横轴）的变化。生存率降低得越快，曲线越向左移动，纵轴变为零的速度越快。在本图里，红方块和红线表示各生物标志物浓度较低的群组，黑圆和黑线表示浓度较高的群组。在血液和脑脊液中的NfL（分别为C和D）中，黑圆和黑色曲线明显（在统计检验中明显）位于左侧。这意味着，这些生物标志物的测定值越高，预后越差。
论文信息
论文题目：Combined use of CSF NfL and CSF TDP-43 improves diagnostic performance in ALS.
期刊名称：《Annals of Clinical and Translational Neurology》
文：JST客观日本编辑部翻译整理
