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肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致命的神经退行性疾病，发病机制不明。研究人员聚焦于 RNA 修饰 m6A 开展研究。结果发现 m6A 低甲基化促进 ALS 进展，恢复其平衡可缓解症状。该研究为 ALS 治疗提供新方向。
在生命的长河中，神经退行性疾病如同隐藏在暗处的 “杀手”，悄然威胁着人类的健康。其中，肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）更是一种极为棘手的疾病。它以迅猛的速度进展，无情地剥夺患者的运动能力，最终导致患者死亡。在多数散发的 ALS 病例里，运动神经元（Motor Neurons，MNs）为何如此脆弱、容易受到影响，一直是困扰科学界的谜题。长期以来，科研人员执着地探寻 ALS 的发病机制和治疗方法，却始终未能找到有效的突破点。传统研究大多聚焦于 DNA 测序来寻找致病基因，但由于多数 ALS 是散发性的，这种方法收效甚微，许多 ALS 的遗传和分子基础依旧成谜。同时，现有的 ALS 动物模型也存在诸多不足，无法完全模拟人类疾病的真实情况，这使得针对 ALS 的研究进展缓慢，患者们在痛苦中等待着新的希望。
为了攻克这一难题，中国台湾中央研究院分子生物学研究所的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们将目光投向了 RNA 修饰领域，重点研究 N6- 甲基腺苷（m6A）在 ALS 发病过程中的作用。经过一系列严谨的实验和深入的分析，研究人员发现，m6A 甲基化修饰在维持神经元稳态中起着关键作用，m6A 低甲基化是导致 ALS 的重要因素之一。更为重要的是，他们找到了缓解 ALS 症状的新方法，即通过恢复 m6A 平衡，无论是利用小分子抑制剂还是基因治疗手段，都能够有效减轻 ALS 的症状。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为 ALS 的治疗带来了新的曙光。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞和动物模型构建方面，使用了人类诱导多能干细胞衍生的运动神经元（iPSC-MNs）以及多种基因编辑小鼠模型。在检测分析技术上，采用了牛津纳米孔直接 RNA 测序（Nanopore direct RNA-seq）来识别 m6A 修饰的转录本；通过单细胞多组学技术（single-nucleus multiomics），如单细胞 RNA 测序（snRNA-seq）和单细胞染色质可及性测序（snATAC-seq），研究基因表达和染色质可及性的变化。此外，还利用了免疫染色、行为学实验等技术对模型进行全面分析。
研究人员首先对人类 ALS iPSC-MNs 的转录组数据进行深入分析，发现多个家族性或散发性 ALS 患者的 iPSC-MNs 中，m6A 甲基转移酶 METTL3 和 METTL14 的表达呈下调趋势。在压力诱导条件下，这些细胞的 m6A 水平在运动神经元退化前就已显著降低。为了进一步验证 m6A 低甲基化与 MN 退化的关系，研究人员采用两种方法进行实验。一方面，使用 METTL3 抑制剂 STM2457 处理人类 MN 分化过程，结果发现 m6A 水平下降，同时出现明显的神经突退化和 MN 数量减少；另一方面，通过转染 METTL3 或 METTL14 的短发夹 RNA（shRNA），同样观察到 m6A -mRNA 水平降低和神经突退化现象。这些结果表明，m6A 低甲基化会导致 MN 退化。
接着，研究人员通过条件性敲除小鼠脊髓 MNs 中的 Mettl14 基因，构建了模拟 ALS 病理的小鼠模型。Olig2-Cre;Mettl14floxed小鼠大多在出生后早期死亡，出现颤抖表型；ChAT-Cre;Mettl14floxed小鼠在出生后和幼年阶段外观正常，但两个月后逐渐出现体重下降、脊柱后凸等症状，并过早死亡。对 ChAT-Cre;Mettl14floxed小鼠的深入研究发现，其出现了运动神经元数量减少、神经炎症、Tdp43 蛋白胞质聚集等一系列 ALS 相关的分子和细胞病理特征，同时伴有运动能力下降等行为学改变。这表明 m6A 修饰受损会引发 MN 退化，导致类似 ALS 的疾病进展。
为了探究 m6A 低甲基化促进 MN 退化的潜在机制，研究人员利用 Nanopore direct RNA-seq 技术，在小鼠 ESC 衍生的 MNs（mESC-MNs）中鉴定出大量 m6A 修饰位点和相关基因。通过分析，发现这些基因显著富集在与 ALS 相关的通路中，许多 ALS 风险基因都存在 m6A 修饰。进一步通过单细胞 ATAC/RNA 多组学分析，研究人员发现 m6A 修饰受损会导致染色质可及性发生变化，进而影响基因表达。其中，与轴突发生、突触组织等相关的基因表达下调，而与染色质和组蛋白修饰相关的基因表达上调，这一系列变化可能是导致 MN 退化的重要原因。
基于上述发现，研究人员尝试通过恢复 m6A 平衡来治疗 ALS。他们使用 FTO 抑制剂 FB23-2 处理家族性和散发性 ALS 患者的 iPSC-MNs，结果发现 m6A 水平显著升高，MN 退化得到有效缓解。此外，研究人员还采用基因治疗的方法，将 Fto-shRNA 通过自互补腺相关病毒 9 型（scAAV9）载体递送至 SOD1G93A小鼠的脊髓中，成功降低了 Fto 的表达，提高了 m6A 水平。这一治疗方法不仅显著延长了 SOD1G93A小鼠的寿命，还改善了其运动功能和神经肌肉连接。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，m6A 低甲基化是导致 ALS 的关键因素之一，这一发现为理解 ALS 的发病机制提供了新的视角。他们构建的 ChAT-Cre;Mettl14floxed小鼠模型，能够较好地模拟人类 ALS 的病理特征，为后续研究提供了可靠的工具。同时，通过小分子抑制剂和基因治疗恢复 m6A 平衡的策略，展现出了潜在的治疗效果，为开发新的 ALS 治疗方法奠定了坚实基础。然而，目前的研究仍存在一些问题，如 m6A 修饰与 Tdp43 易位之间的因果关系尚不明确，不同研究中 m6A 甲基化水平的差异原因有待进一步探究等。未来，需要开展更多深入的研究，以全面揭示 m6A 修饰在 ALS 中的作用机制，优化治疗策略，为 ALS 患者带来真正有效的治疗方案，让他们重燃生活的希望。
