研究名称：验证cfDNA生物标志物

研究人员：Stephanie Eramo BS、Srinivas Ramachandran博士、Sujatha Jagannathan博士。美国科罗拉多大学

资助金额：45267美元

时间周期：2024年11月1日-2025年5月1日

项目介绍：

研究人员：Silvia Blemker博士，美国SpringBok Analytics公司联合合创始人兼首席科学官

资助金额：20000美元

关于这项研究项目疾病模型开发已发表出版物：

多尺度机器学习模型预测FSHD患者肌肉和功能的疾病进展

概述：

面肩肱型肌营养不良症（FSHD）是一种遗传性神经肌肉疾病，其特征是进行性肌肉退化，严重程度和进展模式存在很大差异。FSHD是一种高度异质性的疾病;然而，目前用于跟踪疾病进展的临床指标缺乏对个性化评估的敏感性，这极大地限制了临床试验的设计和执行。本研究引入了一个多尺度机器学习框架，利用全身磁共振成像 （MRI） 和临床数据来预测FSHD的区域、肌肉、关节和功能进展。这项工作的目标是创建个体FSHD患者的“数字孪生”，可用于临床试验。

使用来自7项研究的100多名患者的联合数据集，MRI衍生指标（包括基线时的脂肪分数、瘦肌肉体积和脂肪空间异质性）与临床和功能测量相结合。开发了一个三阶段随机森林模型来预测肌肉成分的年化变化和功能结果 （定时上升和开始 （TUG））。所有模型阶段在单独的保持数据集中都显示出强大的预测性能。训练后，模型在保持测试数据集中预测脂肪分数变化，均方根误差（RMSE）为2.16%，瘦肉体积变化，RMSE为8.1ml。特征分析显示，肌肉内脂肪异质性指标可预测肌肉水平的进展。在保持测试数据集中，将功能性肌肉群和预测TUG变化的第3阶段模型结合在一起，RMSE为0.6秒。本研究证明，结合个体肌肉和性能数据的机器学习模型可以有效预测MRI疾病进展和复杂任务的功能表现，解决FSHD 固有的异质性和非线性问题。进一步的研究纳入更大的纵向队列以及全面的临床和功能测量，将允许扩展和完善该模型。由于许多神经肌肉疾病的特征是可变性和异质性，类似于FSHD，因此这种方法具有广泛的适用性。

研究人员：Gregory J Block博士， Histone Therapeutics首席执行官

资助金额：5841美元

表观基因组

表观基因组是DNA上或附近的化学修饰，可调节基因表达。这些修饰控制特定基因是被激活还是沉默。表观遗传变异性使细胞、组织和器官的显著多样性成为可能，即使每个细胞具有相同的DNA。

不正确的基因沉默会导致疾病

疾病和衰老会使重要基因沉默（例如代谢过程、肿瘤抑制因子、神经保护因子、疾病修饰基因等）。重编程这些关闭状态可以创建自定义基因表达谱。

恢复或扩增基因表达

恢复或扩增基因可以恢复功能。然而，目前的基因激活策略使用天然蛋白质，这只能暂时增强已经表达的基因。

增强细胞功能并治疗疾病

科学研究已经确定了FSHD的潜在遗传原因，但疾病进展的关键步骤尚不清楚。我们实验室先前的研究表明，FSHD中炎症过程的各个方面可能会改变。我们这些研究的目的是评估4种不同的炎症相关蛋白和复合物作为FSHD疾病和疾病进展替代品的潜力。如果血液中生物标志物水平的变化与功能性疾病变化有关，则这些测试可用于跟踪和预测成人和儿童FSHD个体的疾病进展，以帮助进行疗效临床试验评估。我们还在招募少量患者进行血液研究，以开始表征特定血细胞及其在FSHD中的潜在作用，正如这些候选生物标志物子集的关系所表明的那样，可以确定未来的治疗靶点。

在早期的研究中，我们建立了一种血液测试，在小型研究中区分FSHD血液样本和无疾病个体的对照样本。转向在单个时间点对个体进行更大的样本分析，与杜氏肌营养不良症血液水平和对照相比，我们确定的血液复合物继续作为FSHD的诊断生物标志物。在这个项目中，我们完成了对个体一年（时间0和时间12个月）的测试结果的分析，以确定4种不同的候选生物标志物是否会相对于采血时测量的临床功能结果跟踪FSHD疾病进展。我们报告了FSHD功能性肌肉结果测量变化的早期迹象，这些变化与候选生物标志物蛋白水平的变化相关。为了验证这些发现，我们从FSHD临床试验网络请求了更大的患者匹配样本集，并在更长的时间内收集了样本。从临床研究中可以清楚地看出，在临床结果测量分开2年之前，无法清楚地检测到功能变化。我们还将很快将候选生物标志物研究扩展到儿童FSHD血液样本，并正在制定程序和 FSHD患者献血者，以启动表征成人FSHD血细胞表面变化和活性的试点。通过这些研究，我们将更好地了解这些候选生物标志物蛋白与FSHD疾病进展变化的关系。如果成功，通过这些研究开发的血液生物标志物测试以评估疾病状态将是评估临床试验结果的一种快速且相对无创的方法。

更新-使用悬浮组织开放微流控模式化（STOMP）生成3D空间模式化FSHD组织结构，用于疾病建模和治疗策略

我的项目旨在使用STOMP（悬浮组织开放微流体模式）在实验室中开发FSHD的生理相关组织模型，STOMP是实验室开发的一种基于3D打印的基于微流体的组织模式技术。该项目旨在开发FSHD模型，可用于跟踪FSHD患病肌肉组织与邻近健康肌肉组织的功能结果和生化相互作用。

到目前为止，已经成功地证明了STOMP能够创建包含健康组织和患病组织之间边界区域的单个组织。我还建立了MB135（健康）和MB200（FSHD）细胞的3D 培养物，这些细胞以前没有在3D中培养过。使用FSHD模型，观察了基线DUX4 表达，发现培养1周后，与2D相比，3D中的DUX4和靶基因表达增强。

然而，在目前的3D模型中，观察到边界区域健康细胞和患病细胞之间的融合有限。此外，我的初步工作发现，与2D培养相比，3D培养的药物有效性降低，这可能是由于在3D培养中观察到的肌管形成和融合有限。为了解决这些限制，计划改用从FSHD患者身上采集的人诱导多能干细胞（hiPSC）。来自hiPSC的生肌祖细胞先前已在文献中表明在3D中表现出更好的分化。利用这种新的细胞类型，计划进一步研究边界区域健康和患病细胞核之间的DUX4信号传导，并研究模型中响应药物治疗的炎症和免疫成分。

本研究项目的主要目的是检查FSHD中细胞电池（线粒体）与细胞中的主要回收途径（自噬）之间的关系。到目前为止，我们已经研究了线粒体在肌肉纤维的生长和形成过程中会发生什么，这需要大量的能量，因此需要更多的线粒体输出，随之而来的是它们的数量和结构的变化。这个过程需要有效的自噬，我们发现这在FSHD 中受到干扰。因此，我们一直在测试针对这些过程的药物，以确定它们是否对 FSHD有益。

药物雷帕霉素已经在临床上用于其他疾病，我们观察到未受影响的肌肉细胞和 FSHD肌肉细胞中的线粒体网络迅速重塑。这表明有缺陷的线粒体网络可以通过增强自噬在FSHD中重塑。我们还测试了二甲双胍，这是2型糖尿病的一线药物，在治疗杜氏肌营养不良方面显示出一些前景。一些FSHD肌肉细胞反应积极，并在使用一定剂量的二甲双胍时产生更大的肌肉纤维。我们目前正在进一步研究这些药物。

为了直接检查自噬，我们设计了肌肉细胞以显示荧光标志物，这些标志物显示自噬的运作情况。实时追踪自噬的活性表明，它在FSHD肌肉细胞中效果较差。我们现在正在使用这些细胞的实时成像来跟踪自噬对药物的反应。这些信息将进一步告知我们对FSHD中自噬缺陷的理解。

该项目的另一个目的是确定FSHD致病蛋白DUX4与我们在线粒体和自噬中观察到的缺陷之间的联系。我们利用肌肉细胞模型，可以在其中诱导DUX4，同时监测线粒体。诱导DUX4后仅4小时，线粒体网络缩回并打结在一起，自噬减少。我们现在正在研究DUX4如何如此迅速地影响线粒体网络和自噬。

更新-了解FSHD的全球遗传多样性并建立国际试验准备

面肩肱型肌营养不良 （FSHD） 是一种进行性遗传性肌肉疾病，通常影响面部、肩胛骨和上臂的肌肉。到目前为止，大多数FSHD研究都集中在欧洲或东北亚血统的个体上，揭示了导致疾病表型的遗传缺陷大小存在一些差异。然而，我们不知道来自世界其他地区的人是否也具有他们独有的FSHD方面，包括印度和巴西这两个世界上人口最多、基因最多样化的国家。了解这些人群的FSHD至关重要，尤其是在开发新疗法的情况下。预计印度和巴西将有大量受影响的个体，但它们的人口在研究中仍然代表性不足。扩大研究范围以纳入这些人群将有助于改善全球个体的诊断、治疗和临床试验机会。

由Vishnu VY和 Padma Srivastava领导的ICGNMD AIIMS（印度德里）团队从印度各地招募了一大批疑似FSHD家庭，进行仔细的临床评估和样本采集。样本子集被送到荷兰LUMC的Silvère van der Maarel团队，Richard Lemmers及其同事在那里进行Southern Blot分析以检测FSHD，或送往英国的UCL Queen Square神经病学研究所，由Enrico Bugiardini、Stephanie Efthymiou及其同事使用光学基因组图谱进行分析。

在FSH研究之友的财政支持下，实现了重要的里程碑。我们共测试了145名来自印度的先证者，其临床症状与FSHD一致。该研究发现，与已发表的以欧洲血统为主的队列相比，印度参与者的FSHD遗传学谱重叠但截然不同。印度血统的人似乎比欧洲血统的人更不容易患FSHD。这在7-10个单位的欧洲FSHD1重复大小范围内尤为明显，我们在那里确定了极少数印度患者。这在诊断患者时很重要，因为其他类型的营养不良可能也需要进行检测。临床医生评估受影响患者的亲属，预测他们是否也会继续发展为FSHD也很重要。该研究还发现，当存在FSHD时，印度患者表现出与其他人群相同的疾病严重程度，这凸显了患者及其家人每天面临的挑战。

在FSH研究之友的支持下，我们还与圣保罗大学和巴西圣保罗里贝朗普雷图临床医院的Wilson Marques Junior教授、Claudia Ferreia da Rosa Sobreira博士和 Pedro Tomaselli博士合作，招募了59个家庭的112名巴西参与者。参与者是从巴西各地招募的，巴西是人口第七大国家。我们的队列包括来自这个非常多元化的国家的不同种族，目前FSHD基因检测的机会有限。到目前为止，已有49名参与者接受了1型 FSHD的基因诊断，正在对FSHD阴性病例进行更深入的基因分析。遗传学结果与种族背景基本一致，为了解巴西FSHD的流行病学提供了有价值的数据。这些数据反过来可以支持未来如何最好地诊断和治疗巴西FSHD患者群体的实际评估。总之，我们充分表征了FSHD中的两个大型、种族多样化的国际队列。除了深入了解调节疾病严重程度和临床表现的潜在因素外，我们还建立了两个大型且多样化的 FSHD家族队列，可用于未来的临床研究，包括药物试验。

关于美国FSH研究之友

使命

FSH研究之友是一个501(c)(3) 非盈利组织，正在努力通过经济支持FSHD研究来影响受FSHD影响的人的生活。迄今为止FSH研究之友已资助FSHD相关医学项目总计金额830万美元。

目的

• 鼓励、促进和资助增加面肩肱型肌营养不良症（FSHD）的科学和临床研究。

• 进行筹款工作并征求个人、私人基金会和其他人的赠款和捐款，以赞助研究以帮助推进FSHD的研究和理解，目的是确定该疾病的治疗方法和治愈方法。

• 传播有关FSHD的信息，并通过提高公众对更多研究资金需求的认识，鼓励公众对FSHD研究的更多支持。

面肩肱型肌营养不良症{FSHD}是一种进行性神经肌肉疾病，是一种继杜氏肌营养不良症{DMD/BMD}和强直性肌营养不良症{DM}后的第三大神经肌肉系统疾病，其发病率约为1/20,000。据估计，全世界有超过87万人患有FSHD疾病。FSHD为常染色体显性遗传，但大约20%~30%患者为新生突变，没有遗传史。根据分子遗传突变特征可以分为：FSHD1型和FSHD2型。FSHD1型约占95%。肌肉力量的逐渐丧失对患者日常生活和人生产生巨大影响。FSHD患者意味着生活在痛苦、疲劳和社会孤立中。最重要的是，由于疾病的进程无法预测，因此患者的未来变得不确定。约有20％的FSHD患者最终需要使用轮椅。目前，FSHD没有治疗或延缓疾病进展的药物。FSHD患者群体存在高度未被满足的临床需求。

第二批《罕见病目录》中编号为25.面肩肱型肌营养不良症{FSHD}。

FSHD为基因遗传疾病，FSHD可进行基因检测，生育需进行产前检测、PGT【胚胎植入前遗传学检测,也被称为三代试管婴儿技术】。目前针对FSHD疾病都可进行检测。

关于【你并不孤单FSHD患者关爱组织】

你并不孤单FSHD患者关爱组织{FSHD-China Patient Advocacy and Support Organization}，由FSHD患者、FSHD患者家庭、FSHD医生专家组成，于2017年组建成立。FSHD-China致力于服务患者，科普FSHD疾病知识，开展疾病宣传活动，提高社会对于FSHD的疾病意识，定期举办中国FSHD医学研讨会和病友交流会，推进医学研究进程和促进国际交流与合作。FSHD-China为国际FSHD联盟正式成员组织。

官方网站：www.fshd-china.org

哔哩哔哩（bilibili.com)B站账号：你并不孤单FSHD

联系邮箱：fshd_china@163.com