密歇根大学医学院的研究人员通过机器学习模型，发现了一种潜在的方法，可以从血液样本中更早地诊断肌萎缩侧索硬化症（ALS），一项研究表明。
这些模型通过RNA测序分析血液中的基因表达来检测ALS生物标志物，还有望预测疾病严重程度——以及患者可能存活的时间。
研究结果发表在《自然·通讯》杂志上。
"我们的发现提供了一个绝佳的机会，可以更早地诊断ALS，这为治疗和临床试验打开了大门，否则由于疾病已进入晚期，患者可能不符合这些治疗和试验的资格，"共同高级作者、密歇根大学ALS卓越中心主任、詹姆斯·W·阿尔伯斯杰出大学教授兼密歇根大学神经病学系拉塞尔·N·德容教授伊娃·L·菲尔德曼（Eva L. Feldman）医学博士说。
ALS患者在确诊后通常能存活两到四年。
然而，ALS对医生来说很难识别，尤其是在疾病早期。许多早期症状可能与其他更常见的神经系统问题重叠。
因此，获得正式诊断可能需要一年多时间，患者可能会接受不必要的检查和手术。
模型的工作原理
密歇根大学医学院的研究人员没有识别单一的ALS生物标志物指标，而是开发了一种基因分类器，可以检测多种未来的疾病生物标志物以加快诊断。
这种称为基因表达生物标志物面板的工具，通常用于肿瘤学中诊断乳腺癌和分类肿瘤亚型。
研究人员发现，在ALS患者与对照组相比，有超过2,500个独特基因的表达不同，其中许多与免疫系统相关。
他们将数据输入到机器学习模型XGBoost中，该模型经过训练可以预测ALS是否存在。
在将基因面板缩小到包含27至46个基因后，该模型预测ALS的准确率高达91%。
"在我们自己的样本以及其他团队的数据上测试我们的模型后，它的表现优于以往任何尝试的ALS生物标志物特征，"第一作者、密歇根大学计算医学和生物信息学系研究助理教授赵越（Yue Zhao）博士说。
"我们的结果表明，有必要进一步研究这一模型，作为提高诊断准确性并减少诊断延迟的工具。"
研究人员后来使用不同的机器学习模型开发了另外两个生物标志物面板，用于预测ALS患者的生存期。
这一次，除了基因表达水平外，他们还在模型中添加了临床信息。这使他们能够更好地区分短期、中期和长期生存的病例。
目前没有其他生物标志物被临床开发用于ALS预后。然而，过去的研究已将神经丝轻链（NfL）水平（神经元损伤的指标）与ALS疾病进展联系起来。
研究人员指出，NfL的缺点是，其他神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化症）的NfL水平也会升高。
"虽然有多种方法可以对ALS进行评分和分级，但我们的方法在诊断和预后潜力方面是独一无二的，"合著者、密歇根大学普兰格（Pranger）ALS诊所主任、ALS卓越中心副主任兼哈里特·希尔（Harriet Hiller）研究教授斯蒂芬·古特曼（Stephen Goutman）医学博士说。
分析还揭示了ALS患者血液中的特定"核心基因"，这些基因与脊髓中主要受疾病影响的运动神经元具有相似特征。
研究人员利用这些核心基因发现了八种潜在药物，这些药物在完成更多研究后可能对ALS具有治疗潜力。
其中一些药物，如抗精神病药三氟拉嗪（trifluoperazine）和BTK抑制剂伊布替尼（ibrutinib），之前已与ALS研究相关联。
研究人员表示，在这些发现和药物靶点能够应用于临床空间之前，还需要进行未来研究来验证。
"追求这些重要的下一步工作具有令人难以置信的潜力，可以推进ALS的诊断和治疗机会，最终改善临床护理，"共同高级作者、密歇根大学医学院计算医学和生物信息学教授莫林·A·萨特（Maureen A. Sartor）博士说。
"ALS研究正处于激动人心的时刻。"
其他作者： 密歇根大学的Xiayan Li、Kai Guo博士、Kai Wang博士、Minghua Li博士、Bo Li博士、Gayatri Iyer博士、Stacey A. Sakowski博士、Samuel J. Teener、Kelly M. Bakulski博士、John F. Dou公共卫生硕士、Alla Karnovsky博士和Stuart A. Batterman博士，北达科他大学的Masha G. Savelieff博士和Junguk Hur博士，西北大学的Lili Zhao博士，以及约翰霍普金斯大学医学院和国家衰老研究所的Bryan J Traynor医学博士和哲学博士。
资金/披露： 本研究部分得到了美国国立神经疾病和中风研究所（NS127188，NS120926）、国家推进转化科学中心（TR002240）、美国国立衰老研究所（AG000933）和美国国立环境卫生科学研究所（ES017885，ES030049）的资助。
该研究还获得了疾病控制与预防中心国家ALS登记处（TS000289，TS000327）和ALS协会（20-IIA-532）的支持。
内容完全由作者负责，不一定代表美国国立卫生研究院或疾病控制与预防中心的官方观点。
额外支持来自James和Margaret Hiller、Eric和Linda Novak、Coleman治疗发现基金、Peter R. Clark ALS研究基金、Sinai医疗人员基金会、Scott L. Pranger ALS诊所基金、Dr. Randall W. Whitcomb ALS遗传学基金、Richard Stravitz基金会、Stanford Morris ALS研究基金以及密歇根大学的新兴疗法神经网络。
技术转让/利益冲突： 古特曼、菲尔德曼和萨科斯基被列为密歇根大学持有的一项专利（授权号US10660895）的发明人，该专利题为"治疗肌萎缩侧索硬化症的方法"，针对免疫通路用于ALS治疗。
密歇根研究核心： 密歇根大学高级基因组核心
引用论文： "全血基因表达特征预测肌萎缩侧索硬化症病例状态和生存期"，《自然·通讯》。DOI: 10.1038/s41467-025-64622-5
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