肌萎缩侧索硬化（ALS，俗称“渐冻症”），是一种累及上运动神经元和下运动神经元及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的慢性进行性神经系统变性疾病。ALS致残、致死率高，理清其发生及发展机制，将十分有助于疾病的诊疗。

近期，北京大学第三医院神经内科樊东升教授、中科院药物所高召兵教授、清华大学医学院贾怡昌教授联合研究团队发表在Nature子刊Cell Research上的一则研究表明，其团队发现了一种可能的新的ALS致病基因，并详细阐述了其致病机制[1]。

本期，“医学界罕见病频道”有幸邀请到了该研究牵头专家之一北京大学第三医院神经内科樊东升教授，为大家解读研究成果，快来看看~

ALS有哪些新药上市？又有何种新兴诊疗技术值得期待？


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基础研究+临床验证

揭开内质网阴离子通道的神秘面纱

谈及本次研究的背景，樊东升教授介绍到，Cl-是活细胞中最丰富的阴离子，但直到CLC的Cl-通道家族和囊性纤维化跨膜电导调节因子（CFTR）被克隆并发现其功能障碍与人类疾病相关，关于Cl-电流及其功能意义的研究才充分展开。

目前细胞内的Cl-通道被证实不太可能作为阴离子通道发挥作用，但细胞器[包括肌浆网/内质网（SR/ER）]中的Cl-通道的分子特性和功能暂时未知。

作为细胞内主要储存Ca2+的细胞器，SR/ER通过膜上分布的Ryanodine受体（RyRs）和肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3Rs）通道释放Ca2+。Ca2+跨膜运输产生的电势差和渗透压差，势必需要其他离子进行平衡。目前研究已证实细胞内三聚体胞内阳离子通道蛋白（TRICs）能平衡SR/ER因释放而损失的正电荷，但仍有部分电势差和渗透压差未能抵消，因此SR/ER上应当存在一个神秘的阴离子通道。

樊东升教授表示，研究团队一直以来都在基于基础研究和临床实践来探究ALS具有竞争力特点的致病机制。通过小鼠正向遗传学研究发现，氯通道CLIC样1（CLCC1，一种ER驻留蛋白）的丢失将导致ER应激和神经变性。但CLCC1与已知的CLIC通道蛋白序列相似性很低，且并不清楚CLCC1是否真的能介导Cl-电流，因此需要进一步的证据证明CLCC1是否作为阴离子通道发挥作用。再加上在研究团队发现了CLCC1与ALS可能具有相关性，因此决定进一步探究CLCC1与ALS病理之间的联系。


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研究结论

谈及整个研究的过程，樊东升教授表示：“从基础到临床再到基础，我们对研究的结果进行了反复的印证，最终呈现出的证据也更加确切和可靠。”

研究团队将纯化的（CLCC1）整合到脂质双层中，证明了CLCC1是ER阴离子通道的成孔成分。为了探究CLCC1是否参与ER中离子稳态的调节，研究团队首先创建了比率型ER Cl-传感器和比率型ER K+传感器，随后使用两个单独的shRNA 敲低CLCC1，发现ER中静息态Cl-浓度和K+浓度均升高。

此外，经透射电子显微镜观察，CLCC1敲低的细胞中出现了扩大、粗短状ER，且ER的宽度显著增加。由此可见，CLCC1具有维持ER中Cl-、K+浓度，以及维持ER形态的作用。进一步研究发现，敲低CLCC1显著降低Ca2+的释放，CLCC1剂量对于维持内质网中Ca2+浓度的稳态至关重要。

在接下来的研究中，研究团队发现磷脂酰肌醇二磷酸酯（PIP2）的关键结合位点为K298，PIP2可以增加CLCC1的通道活性，K298对CLCC1调节内部Ca2+释放至关重要，突变的K298A会降低通道功能及PIP2敏感性。

当K298A敲入小鼠后，小鼠小脑出现ER膨胀，小鼠脊髓ChAT阳性运动神经元细胞及其中的泛素阳性包涵体减少，小鼠表现为严重的运动障碍和后腿肌肉无力，提示K298A突变促进运动神经元丧失及ER体积增大。

由于下运动神经元缺失及其泛素阳性包涵体是ALS的关键病理特征，因此研究团队提出了CLCC1功能障碍是否与运动神经元疾病相关的问题。在中国ALS患者队列中，研究团队通过全外显子组测序发现了8个罕见的CLCC1突变（包括包括W267R、S263R、K298A等）。

其中，K298A、S263R和W267R是功能丧失（损害CLCC1通道功能并促进体内ER应激和蛋白质错误折叠）的等位基因。随后，在脊髓ChAT阳性运动神经元中有条件地敲除CLCC1基因，小鼠出现泛素阳性包涵体和TDP-43错位、运动神经元数量减少和出生后一个月内快速死亡等表型，提示ALS样病理。

综上，研究提示ALS相关的罕见CLCC1变异体会损害通道活性，并促进体内ER应激和蛋白质错误折叠。

CLCC1极可能是一个新的ALS致病基因，该基因正常情况下有助于维持ER内离子的稳态，但其稳态破坏可能导致ALS的发生。


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提供ALS治疗新思路，

开创性治疗手段未来可期

樊东升教授表示，本次研究首次证实了CLCC1是ER定位的Cl-通道，并使用多个CLCC1突变小鼠模型揭示了ALS发病新机制，为临床ALS疾病的治疗提供了新靶点和新思路。

关于研究背后面对的艰难险阻，樊东升教授说道：“随访时间长、随访工作量大、患者流失是研究面临的难点。但好在，临床数据库的建立极大程度减轻了这些问题，且在罕见病研究方面，我国相对丰富的临床资源，也大大减小了研究难度。”

最后，谈及目前团队正在进行的ALS相关研究，樊东升教授分享道：“本次研究开展的同时，有一个平行研究也在进行。该研究发现ALS患者某一蛋白表达的下降水平与疾病进展呈正相关，目前已经进入临床试验阶段，结果将陆续发表。”

上述两项研究，都是将基础研究结合临床、科研成果结合临床诊疗技术，碰撞的过程中不仅有利于科研成果向临床的转化，还有望开创性发展新的治疗手段、为新药研发提供新的思路与方法。随着新研究的不断涌现，未来治愈ALS值得期待！