研究背景
肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）是一种成人起病的运动神经元退行性疾病。其中，超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase 1，SOD1）基因突变是首个被证实的致病因素之一，约占全部ALS病例的2%。Tofersen（托夫生）是首个针对 SOD1 突变 ALS 的获批基因靶向治疗药物，属于反义寡核苷酸（ASO），可结合 SOD1 mRNA 并招募 RNase H 介导其降解，从而降低 SOD1 蛋白水平，并在临床研究中观察到 CSF/血浆神经丝轻链（neurofilament light chain, NfL）水平下降。尽管 NfL 被认为是反映轴索损伤与神经退行性变的重要标志物，但目前仍缺乏能够更特异反映 Tofersen 药效学作用与治疗响应的 PD 生物标志物。
2026年3月17日，由Biogen公司团队在Cell Reports Medicine上发表了题为“Identification of tofersen PD-response biomarkers in VALOR clinical trial CSF via multiplexed quantitative proteomics”的研究。该研究通过多重定量蛋白质组学分析VALOR III期临床试验的纵向脑脊液（CSF）样本，筛选并验证Tofersen的PD响应标志物，为SOD1-ALS疗效监测提供全新分子指标。
实验设计
研究队列：VALOR三期临床试验70例SOD1-ALS患者，按2:1随机分为Tofersen组（47例，100mg）、安慰剂组（23例）。
样本采集：基线、治疗后4/8/12/16周，共5个时间点的纵向脑脊液样本。
核心技术：TMT16重标记+质谱MS3定量、ELISA免疫定量。
图形摘要
研究结果
01. SOD1-ALS脑脊液蛋白质组标志物探索
研究建立TMT定量蛋白质组+标志物筛选全流程，完成严格样本质控：共定量2476个蛋白（至少1组），405个蛋白在所有组无缺失值，1106个蛋白在> 50%组定量并纳入差异分析（Fig. 1A-C）；PCA显示：Tofersen组与安慰剂组在所有治疗后时间点均聚类分离，且随治疗时间推移差异更显著，证实药物对CSF蛋白质组的持续、特异性调控（Fig. 1D）。
Fig. 1 SOD1-ALS 脑脊液蛋白质组标志物探索
02. Tofersen药效学响应标志物鉴定
研究系统鉴定了Tofersen治疗的药效学响应候选标志物，明确了差异蛋白的时间动态变化特征与核心调控通路。TMT-MS3定量结果显示，Tofersen组CSF中SOD1蛋白随治疗持续下调，与临床免疫检测结果一致，验证蛋白组定量可靠性（Fig. 2A）；基于基线丰度变化的差异分析显示，治疗4周筛选出17个显著差异的药效学响应候选蛋白，治疗16周显著差异蛋白数量增至56个，其中43个蛋白丰度随治疗显著下调、13个蛋白持续上调（Fig. 2B-C）；对16周56个差异蛋白进行GO富集分析发现，其显著富集于溶酶体功能与转运、细胞/轴突生长调控、神经系统发育、鞘脂代谢等核心通路（Fig. 2D），全面揭示Tofersen的多维度病理调控。
Fig. 2 Tofersen药效学响应标志物鉴定
03. Tofersen治疗后脑脊液免疫与炎症关联
随后，研究进一步分析了 tofersen 治疗后 CSF 蛋白变化与 CSF 白细胞计数（WBCC）的关系，以区分炎症相关蛋白与潜在药效学（PD）响应标志物。纵向定量结果显示，Tofersen组CSF中免疫球蛋白IGHM、IGJ丰度随治疗时间持续显著上调，16周时较基线几何平均上调幅度分别达11.66倍、3.28倍，安慰剂组无明显变化（Fig. 3A）；相关性分析显示，IGHM、IGJ、EMIL2丰度与CSF白细胞计数（WBCC）仅在Tofersen组呈强正相关，反映ASO硫代磷酸骨架诱导的局部神经炎症反应；相比之下，候选 PD 标志物之一 GPNMB 的丰度变化与 WBCC 无显著关联（Fig. 3B），提示其变化并非由炎症细胞浸润驱动，而更可能反映 tofersen 的特异药效学响应（Fig. 3B–C）。
Fig. 3 Tofersen治疗后脑脊液免疫与炎症关联
04. GPNMB是Tofersen药效标志物
研究在 Figure 4 中对候选标志物 GPNMB 进行了正交验证及临床相关性分析，进一步支持其作为 Tofersen 药效学（PD）响应标志物的潜力。TMT蛋白组定量结果显示，Tofersen组GPNMB从治疗4周起即显著持续升高，安慰剂组无明显变化（Fig. 4A）；ELISA与TMT定量结果高度一致，16周时Tofersen组GPNMB平均治疗效应达3.03倍，验证了蛋白质组学发现的可靠性（Fig. 4B-C）；在独立的VALOR Part B队列中进一步验证发现，60mg、100mg Tofersen剂量组均随治疗时间出现GPNMB持续升高，16周100mg组治疗效应达2.89倍，且停药后GPNMB水平出现回落（Fig. 4D）；临床相关性分析显示，基线GPNMB浓度与血浆NfL浓度呈显著正相关（Fig. 4E）；而二者治疗后的变化幅度仅在合并治疗组中呈相关，单治疗组/安慰剂组内无显著关联，提示二者的相关性主要由Tofersen的组水平治疗效应驱动（Fig. 4F），整体结果表明，GPNMB 具有较早出现、趋势稳定且跨剂量/队列一致的 PD 响应特征。
Fig. 4 GPNMB是Tofersen药效标志物
总结与展望
本研究借助多重定量蛋白质组学技术，分析SOD1突变型肌萎缩侧索硬化症（SOD1-ALS）患者在VALOR三期临床试验中接受Tofersen（托夫生）治疗后的纵向脑脊液样本，筛选出56种治疗相关药效学（PD）响应蛋白，其中GPNMB经正交验证，在 Tofersen 治疗后 4 周即出现显著升高，并在 16 周内持续维持较高水平，且经 ELISA 正交验证支持，显示出作为 PD-response 候选标志物的突出潜力。研究还发现差异蛋白富集于溶酶体功能、神经发育等通路，揭示Tofersen的神经保护机制；与此同时，免疫球蛋白升高与 CSF 白细胞计数呈正相关，提示 ASO 治疗可能伴随局部免疫反应，为安全性相关监测提供分子层面的参考信息。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666379126000650
研究背景
肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）是一种成人起病的运动神经元退行性疾病。其中，超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase 1，SOD1）基因突变是首个被证实的致病因素之一，约占全部ALS病例的2%。Tofersen（托夫生）是首个针对 SOD1 突变 ALS 的获批基因靶向治疗药物，属于反义寡核苷酸（ASO），可结合 SOD1 mRNA 并招募 RNase H 介导其降解，从而降低 SOD1 蛋白水平，并在临床研究中观察到 CSF/血浆神经丝轻链（neurofilament light chain, NfL）水平下降。尽管 NfL 被认为是反映轴索损伤与神经退行性变的重要标志物，但目前仍缺乏能够更特异反映 Tofersen 药效学作用与治疗响应的 PD 生物标志物。
2026年3月17日，由Biogen公司团队在Cell Reports Medicine上发表了题为“Identification of tofersen PD-response biomarkers in VALOR clinical trial CSF via multiplexed quantitative proteomics”的研究。该研究通过多重定量蛋白质组学分析VALOR III期临床试验的纵向脑脊液（CSF）样本，筛选并验证Tofersen的PD响应标志物，为SOD1-ALS疗效监测提供全新分子指标。
实验设计
研究队列：VALOR三期临床试验70例SOD1-ALS患者，按2:1随机分为Tofersen组（47例，100mg）、安慰剂组（23例）。
样本采集：基线、治疗后4/8/12/16周，共5个时间点的纵向脑脊液样本。
核心技术：TMT16重标记+质谱MS3定量、ELISA免疫定量。
图形摘要
研究结果
01. SOD1-ALS脑脊液蛋白质组标志物探索
研究建立TMT定量蛋白质组+标志物筛选全流程，完成严格样本质控：共定量2476个蛋白（至少1组），405个蛋白在所有组无缺失值，1106个蛋白在> 50%组定量并纳入差异分析（Fig. 1A-C）；PCA显示：Tofersen组与安慰剂组在所有治疗后时间点均聚类分离，且随治疗时间推移差异更显著，证实药物对CSF蛋白质组的持续、特异性调控（Fig. 1D）。
Fig. 1 SOD1-ALS 脑脊液蛋白质组标志物探索
02. Tofersen药效学响应标志物鉴定
研究系统鉴定了Tofersen治疗的药效学响应候选标志物，明确了差异蛋白的时间动态变化特征与核心调控通路。TMT-MS3定量结果显示，Tofersen组CSF中SOD1蛋白随治疗持续下调，与临床免疫检测结果一致，验证蛋白组定量可靠性（Fig. 2A）；基于基线丰度变化的差异分析显示，治疗4周筛选出17个显著差异的药效学响应候选蛋白，治疗16周显著差异蛋白数量增至56个，其中43个蛋白丰度随治疗显著下调、13个蛋白持续上调（Fig. 2B-C）；对16周56个差异蛋白进行GO富集分析发现，其显著富集于溶酶体功能与转运、细胞/轴突生长调控、神经系统发育、鞘脂代谢等核心通路（Fig. 2D），全面揭示Tofersen的多维度病理调控。
Fig. 2 Tofersen药效学响应标志物鉴定
03. Tofersen治疗后脑脊液免疫与炎症关联
随后，研究进一步分析了 tofersen 治疗后 CSF 蛋白变化与 CSF 白细胞计数（WBCC）的关系，以区分炎症相关蛋白与潜在药效学（PD）响应标志物。纵向定量结果显示，Tofersen组CSF中免疫球蛋白IGHM、IGJ丰度随治疗时间持续显著上调，16周时较基线几何平均上调幅度分别达11.66倍、3.28倍，安慰剂组无明显变化（Fig. 3A）；相关性分析显示，IGHM、IGJ、EMIL2丰度与CSF白细胞计数（WBCC）仅在Tofersen组呈强正相关，反映ASO硫代磷酸骨架诱导的局部神经炎症反应；相比之下，候选 PD 标志物之一 GPNMB 的丰度变化与 WBCC 无显著关联（Fig. 3B），提示其变化并非由炎症细胞浸润驱动，而更可能反映 tofersen 的特异药效学响应（Fig. 3B–C）。
Fig. 3 Tofersen治疗后脑脊液免疫与炎症关联
04. GPNMB是Tofersen药效标志物
研究在 Figure 4 中对候选标志物 GPNMB 进行了正交验证及临床相关性分析，进一步支持其作为 Tofersen 药效学（PD）响应标志物的潜力。TMT蛋白组定量结果显示，Tofersen组GPNMB从治疗4周起即显著持续升高，安慰剂组无明显变化（Fig. 4A）；ELISA与TMT定量结果高度一致，16周时Tofersen组GPNMB平均治疗效应达3.03倍，验证了蛋白质组学发现的可靠性（Fig. 4B-C）；在独立的VALOR Part B队列中进一步验证发现，60mg、100mg Tofersen剂量组均随治疗时间出现GPNMB持续升高，16周100mg组治疗效应达2.89倍，且停药后GPNMB水平出现回落（Fig. 4D）；临床相关性分析显示，基线GPNMB浓度与血浆NfL浓度呈显著正相关（Fig. 4E）；而二者治疗后的变化幅度仅在合并治疗组中呈相关，单治疗组/安慰剂组内无显著关联，提示二者的相关性主要由Tofersen的组水平治疗效应驱动（Fig. 4F），整体结果表明，GPNMB 具有较早出现、趋势稳定且跨剂量/队列一致的 PD 响应特征。
Fig. 4 GPNMB是Tofersen药效标志物
总结与展望
本研究借助多重定量蛋白质组学技术，分析SOD1突变型肌萎缩侧索硬化症（SOD1-ALS）患者在VALOR三期临床试验中接受Tofersen（托夫生）治疗后的纵向脑脊液样本，筛选出56种治疗相关药效学（PD）响应蛋白，其中GPNMB经正交验证，在 Tofersen 治疗后 4 周即出现显著升高，并在 16 周内持续维持较高水平，且经 ELISA 正交验证支持，显示出作为 PD-response 候选标志物的突出潜力。研究还发现差异蛋白富集于溶酶体功能、神经发育等通路，揭示Tofersen的神经保护机制；与此同时，免疫球蛋白升高与 CSF 白细胞计数呈正相关，提示 ASO 治疗可能伴随局部免疫反应，为安全性相关监测提供分子层面的参考信息。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666379126000650
