CREB3 功能获得性变异：肌萎缩侧索硬化症（ALS）的潜在保护密码

《Nature Communications》：CREB3 gain of function variants protect against ALS

肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致命的神经退行性疾病，目前对其发病机制及潜在治疗靶点的研究仍不足。为深入探究，研究人员开展了跨物种转录组学研究，并结合遗传和流行病学分析。结果发现转录因子 CREB3 及其调控网络是 ALS 的恢复力标志物，CREB3R119G变异可降低患病风险和疾病进展率，为 ALS 治疗提供新方向。

　　肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一种令人闻之色变的神经退行性疾病，患者会逐渐出现肌肉无力、瘫痪等症状，从发病到死亡往往只有短短两到三年时间。目前，虽然已知部分 ALS 患者有家族遗传史，也鉴定出了一些致病基因，如 C9orf72、SOD1、TARDBP 和 FUS 等，但 ALS 的遗传学机制极为复杂，致病突变集中在 DNA 修复、RNA 和蛋白质代谢等失调的细胞通路，这使得寻找有效的治疗靶点困难重重。而且，疾病相关的神经元群体研究受限，人类大脑中易受疾病影响的皮质脊髓神经元（Corticospinal neurons，CSN）数量稀少，在疾病进程中还会进一步减少，仅依靠死后样本研究难以全面了解疾病发展轨迹。

为了突破这些困境，来自法国斯特拉斯堡大学等多个研究机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。他们创新性地运用跨物种转录组学技术，结合人类和小鼠的转录组数据，试图找到与 ALS 相关的关键分子机制和潜在治疗靶点。

研究人员采用了多种关键技术方法。在转录组分析方面，整合了人类单细胞核 RNA 测序（snRNAseq）数据，包括 ALS 患者、额颞叶痴呆（Frontotemporal dementia，FTD）患者和健康个体的样本，以及从小鼠模型中纯化的 CSN 的纵向 RNA 测序数据。在遗传分析方面，对大量 ALS 患者和健康对照者进行了全基因组测序和多种遗传分析方法，以确定相关基因变异与疾病的关联。

研究结果如下：

• 跨物种 RNAseq 整合确定疾病易损神经元群体：通过整合人类和小鼠的 RNAseq 数据，研究人员确定了人类运动皮层中与小鼠 CSN 基因特征相似的神经元群体，如 L5-ET 和 L2/3-IT-1 神经元。这些神经元在 ALS 和 FTD 患者中表现出与小鼠 CSN 相似的基因表达变化，表明它们可能是疾病易损神经元群体。
• WGCNA 共识分析揭示保守基因调控网络：运用加权基因共表达网络分析（Weighted gene co-expression network analysis，WGCNA），研究人员发现了与 ALS 相关的保守基因调控网络。其中，绿松石模块和浅黄色模块与疾病密切相关，涉及 RNA 结合、mRNA 翻译、泛素活性等过程，且在多种细胞类型中存在，提示这些模块可能反映了神经元的恢复力。
• CREB3 是兴奋性神经元功能的主要调节因子和 ALS 的保护因子：通过对绿松石模块上游调控因子的分析，结合多种筛选标准，研究人员确定了 CAMP 反应元件结合蛋白 3（CREB3）在 ALS 中的重要作用。遗传分析发现，CREB3 的罕见错义变异 rs11538707（p.Arg119Gly，R119G）可使 ALS 发病风险降低 40%，且该变异携带者疾病进展较慢。
• CREB3 调控网络是 ALS 的恢复力标志物：在小鼠和人类神经元中，研究人员发现 CREB3 及其靶基因的表达在 ALS 中显著上调，且与疾病持续时间相关。这表明 CREB3 调控网络可能是神经元对疾病产生恢复力的标志。
• CREB3 变异通过功能获得减缓疾病进展：进一步研究发现，携带 R119G 变异的 ALS 患者运动功能衰退更慢，疾病持续时间显著延长。实验表明，该变异可增强 CREB3 对靶基因的转录激活作用，从而发挥对 ALS 的保护作用。

研究结论和讨论部分指出，该研究通过整合多种技术和数据，确定了 CREB3 是 ALS 的保护因子，其通过功能获得机制发挥神经保护作用。这一发现为 ALS 的治疗提供了新的潜在靶点，未来有望通过增强 CREB3 活性来预防或减缓疾病进展。然而，研究也存在一些局限性，如未深入研究运动神经元（MN）的单细胞特异性改变，尚未明确部分 CSN/MN 抵抗退化的原因，CREB3 活性增加与非遗传因素的关系也有待探索。尽管如此，该研究成果依然意义重大，为后续 ALS 的研究和治疗开辟了新的方向。