肌萎縮側索硬化症 (ALS) 是一種致命的神經退行性疾病，由許多不同的遺傳病因引起。 盡管專門針對因果突變的療法可能會挽救個別類型的肌萎縮側索硬化，但這種方法無法治療大多數患者，因為他們的遺傳病因學未知。 因此，迫切需要拯救多種形式的 ALS 的治療策略。 在這裏，我們將對 ALS 患者衍生神經元的不同隊列的表型化學篩選與大型化學和遺傳擾動數據集的生物信息學分析相結合，以確定 ALS 的廣泛有效的遺傳目標。 我們表明，抑製基因編碼、剪接體相關因子 SYF2 可減輕 TDP-43 聚集和錯誤定位，提高 TDP-43 活性，並拯救 C9ORF72 並導致散發性 ALS 神經元存活。 此外，Syf2 抑製可改善 TDP-43 小鼠的神經變性、神經肌肉接頭丟失和運動功能障礙。 因此，抑製 SYF2 等剪接體相關因子可能是 ALS 的一種廣泛有效的治療方法。

2023年2月2日，南加州大學Justin K. Ichida團隊(共同一作為Gabriel R. Linares和李懿臣)在Cell Stem Cell上發表了文章SYF2 suppression mitigates neurodegeneration in models of diverse forms of ALS。作者開發了一個基於多個ALS病人誘導運動神經元(iMN)的體外存活表型篩選平台。相比於需要基因編輯單個病人人工誘導幹細胞係的CRISPR篩選策略，該平台更適合於小分子篩選。作者進一步利用connectivity map分析找到與篩選到的小分子產生高度相似轉錄組的基因靶點，然後用ASO抑製該靶點。這樣做可以把被篩選的靶點擴增到整個基因組。利用這個方法，作者發現抑製SYF2基因在多種ALS模型中均可減緩神經退化過程。

該研究通過過表達轉錄因子Ngn2, Isl1, Lhx3, Ascl1, Brn2, Myt1l和NeuroD1來獲得iMN。在過量穀氨酸鹽和缺乏神經生長因子的刺激下，針對單個Hb9::RFP+神經元追蹤的延時成像技術顯示ALS病人的體外iMN存活時間少於健康人體外iMN。基於這一表型，該研究從家族性ALS中占比最大的C9ORF72型開始，尋找可以將病人iMN存活天數延長至健康人組天數的小分子。並用來自8個散發性ALS(sporadic ALS)病人的iMN驗證這些小分子。結果表示，鮮有分子可以同時在所有iMN上都有效果。這也再次顯示了開發一款對ALS病人具有廣泛保護意義的療法意義重大。

基於每個小分子在每個病人iMN上的保護作用(通過從iMN存活曲線中計算風險比hazard ratio得出)，未加監督分級的聚類分析表明最多有較廣泛保護意義的小分子作用於雄激素受體通路(androgen receptor pathway)。Connectivity map分析表示抑製SYF2基因可產生類似添加這些小分子所在細胞內產生的信號改變(基於轉錄基因組數據)。SYF2蛋白存在於剪接體中的19複合體(nineteen complex)，該蛋白在過去的研究中從未與ALS聯係，因此該研究發現了一個ALS的潛在新靶點。

反意寡核酸(antisense oligonucleotides, ASO)在神經退行性疾病的新療法開發中已顯現出對病人的保護作用。為了防止長期調節雄激素受體通路所可能帶來的安全隱患，作者設計並篩選出三款抑製SYF2的ASO並進一步在多種ALS病人iMN(包括27個散發性ALS)上驗證其對iMN存活的保護作用。結果表明SYF2 ASO對所試驗的家族性C9ORF72 ALS，家族性TARDBP-ALS和散發性ALS iMN存活有保護作用，而對家族性FUS-ALS與SOD1-ALS沒有保護作用。

進一步的機製研究表明，抑製SYF2增強了神經元核內TDP-43蛋白信號，削弱了TDP-43在細胞內的沉積。超過95%的ALS病人中存在TDP-43在神經元內的異常聚合與沉積，這導致了TDP-43在核內正常功能的降低。因此，抑製SYF2幫助了有TDP-43病理的神經元存活而對不通過TDP-43病理發病的FUS-ALS和SOD1-ALS沒有存活的幫助作用。該研究進一步證實，抑製SYF2不僅加強了核內TDP-43染色信號，也增強了TDP-43在核內的功能。TDP-43最被學界所認知的功能是抑製隱匿外顯子(cryptic exon)進入成熟的mRNA。

在ALS神經元中，TDP-43功能的降低所引發的STMN2 mRNA中隱匿外顯子的增加導致了正確的STMN2 mRNA下降。STMN2對神經突的生長與維持起著關鍵作用。作者通過qRT-PCR證明抑製SYF2在不改變TDP-43表達量的前提下，抑製了家族性C9ORF72 ALS與散發性ALS iMN中的 STMN2 隱匿外顯子，提高了STMN2正確mRNA的表達量，增強了STMN2蛋白信號。作者還利用對iMN的延時成像技術證明抑製SYF2確實加快了ALS iMN神經突的生長速度與軸突切斷術後的恢複速度，使兩個速度到達了健康人組iMN的程度。

體內研究表明，抑製Syf2在ALS小鼠模型中也降低了多種神經退化指標。為針對TDP-43這一廣泛病理，該研究使用了過表達人類TDP-43的小鼠模型。在小鼠P1 ICV注射的Syf2 ASO可以在小鼠成年時降低其皮層與脊椎內運動神經元中的TDP-43聚集，增強核內TDP-43信號，提高神經肌肉接頭數量，促進體內運動神經元的存活，改善小鼠模型的多種運動功能。接受了Syf2 ASO的小鼠中未見CNS免疫反應與明顯器官毒性。

增強雄激素信號通路曾在過去的研究中被和對ALS的保護作用聯係在一起。而長期刺激激素信號可能帶來臨床上的安全隱患。該研究通過connectivity map analysis把小分子藥物篩選轉換成了新的基因靶點-SYF2，並且在多種ALS模型中驗證了抑製SYF2的保護作用。

總之，該研究從人工誘導運動神經元的體外存活出發，從多個和ALS已知發病機製相關的角度驗證了SYF2對ALS神經元的保護作用。這一研究挑戰了神經退行性疾病新療法開發中，因遺傳因素的複雜性而造成的難以找到有廣泛保護意義療法的難題。我們至今尚不完全了解TDP-43的跨核膜運輸方式。過去數十年的研究表明，簡單的提高或降低TDP-43表達量都會造成神經元的加速凋亡，而多種嚐試改變TDP-43向核內運輸的研究均以失敗告終。因此，該研究第一次提出了一個可以調節TDP-43功能而增強ALS運動神經元存活的方法，這樣的方法對缺乏改變疾病過程療法的散發性ALS尤其意義重大。