《Molecular Genetics and Metabolism》：Age-dependent reference intervals for cerebrospinal fluid and urine biomarkers of mucopolysaccharidoses
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为优化儿童黏多糖贮积症（MPS）临床研究的生物标志物评估，研究人员针对脑脊液（CSF）和尿液中的硫酸乙酰肝素（HS）、硫酸皮肤素（DS）及脑脊液中神经节苷脂GM2/GM3，首次在儿科人群中系统性建立了年龄特异性参考区间。研究发现HS、DS、GM2水平随年龄增长而下降，证实了制定年龄特异性参考标准的必要性，并为MPS II型患者治疗反应监测提供了精准量化依据。
想象一下，身体细胞内的“回收站”——溶酶体——出了故障，本该被降解的“垃圾”物质（糖胺聚糖，GAGs）不断堆积，导致器官进行性损伤，这便是黏多糖贮积症（Mucopolysaccharidoses, MPS）。这是一组罕见的遗传性代谢病，患者常于儿童期出现多样且严重的症状，包括骨骼畸形、心血管问题、认知障碍等，生命受到威胁。尽管已有酶替代疗法等治疗手段，但对于累及神经系统的病变，有效治疗仍是未满足的重大需求。
在此背景下，生物标志物（Biomarkers）成为了一把关键的“尺子”，它们能客观反映疾病严重程度和治疗效果。其中，硫酸乙酰肝素（Heparan Sulfate, HS）和硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate, DS）是MPS中最常累积的两种GAGs，而神经节苷脂GM2和GM3则是反映溶酶体功能障碍的次级标志物。测量它们在脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）和尿液中的水平，对于MPS，尤其是神经病变型MPS的诊断和疗效评估至关重要。
然而，一个根本问题阻碍了这把“尺子”的精准应用：我们如何定义“正常”范围？特别是在快速生长发育的儿童和青少年群体中，这些生物标志物的水平是否会随年龄自然变化？如果会，那么使用一个固定的“正常值”去评估不同年龄的患儿，显然会导致误判。此前，已有研究提示尿液总GAG水平存在年龄依赖性，但关于CSF中HS、DS、GM2、GM3的年龄依赖性，尤其是在儿科人群中，尚无系统评估。缺乏可靠的、年龄特异性的参考区间，严重限制了这些生物标志物在临床研究和实践中的应用价值，也影响了以生物标志物正常化为目标的治疗策略的评估。
为了解决这一难题，由Candice B. Herber、Shaohua Xiao、Akhil Bhalla等人领导的研究团队开展了一项旨在为MPS关键生物标志物建立年龄特异性参考区间的研究。他们的研究成果发表在《Molecular Genetics and Metabolism》期刊上，为儿科MPS的精准评估铺平了道路。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，他们收集了来自加州大学旧金山分校（UCSF）的儿科及年轻成人捐赠者的CSF和尿液样本作为参照人群，同时纳入了一项进行中的MPS II型（亨特综合征）1/2期临床试验患者的基线样本作为病例对照。其次，所有生物标志物的定量分析均依赖于高灵敏度的液相色谱-串联质谱（Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry, LC-MS/MS）技术，用于精准测定CSF和尿液中的HS、DS以及CSF中的GM2和GM3水平。最后，研究采用了基于CLSI-EP28A指南的统计流程，运用广义加性模型（Generalized Additive Model for Location, Scale, and Shape, GAMLSS）等高级统计方法，评估年龄效应并计算连续的年龄特异性参考区间。
3. 结果
3.1. 样本处置与人群特征
研究最终纳入了70份CSF样本（用于GM2/GM3分析）和146份尿液样本用于建立参考区间。参照人群的中位年龄在CSF分析中约为9岁，在尿液分析中约为5岁，涵盖了从婴儿到年轻成人的广泛年龄范围。
3.2. 个体生物标志物参考值分区
通过评估样本收集方法、临床诊断等多种分区因素，研究发现CSF HS的水平受采集方式（腰椎穿刺 vs. 分流术/储液囊）影响显著，因此仅使用腰椎穿刺样本建立CSF HS的参考区间。对于尿液HS和HS+DS，采集地点有显著影响，但出于临床实用性考虑未进行分区。性别对所有检测的生物标志物均无显著影响。
3.3. 参考区间估计：CSF生物标志物
线性与非线性关系评估显示，CSF HS、DS和GM2的水平与年龄存在显著的线性依赖关系，其水平随年龄增长而下降。因此，研究使用GAMLSS模型为它们建立了连续的年龄特异性参考区间。例如，对于0-6月龄婴儿，CSF HS的参考上限（97.5百分位数）为172.2 ng/mL，而到14-25.3岁时，则降至82.1 ng/mL。CSF DS也呈现类似的下隆趋势。相反，CSF GM3的水平未发现与年龄相关，因此为其建立了一个单一的参考区间上限（6.26 ng/mL）。
3.4. 参考区间估计：尿液生物标志物
与CSF生物标志物类似，尿液HS、DS以及两者之和（HS+DS）的水平也表现出显著的年龄依赖性，且为非线性下降。研究同样使用GAMLSS模型建立了其年龄特异性参考区间。数据显示，从婴儿期到青少年期，这些生物标志物的参考上限下降幅度显著，例如尿液HS+DS的上限从0-6月龄的24.27 μg/mg肌酐降至14-17.2岁时的5.24 μg/mg肌酐。
3.5. MPS II患者生物标志物水平评估
将47名MPS II型男性患儿的基线生物标志物水平与新建的年龄特异性参考区间进行比较，结果极具说服力。所有MPS II患者的CSF HS和DS水平均超出正常范围上限，平均分别高出6.1倍和6.6倍。尿液中的升高更为显著，HS、DS和HS+DS平均水平分别高出参考上限13.0倍、30.4倍和17.0倍。无论是神经病变型还是非神经病变型MPS II患者，HS和DS的升高趋势一致。相比之下，CSF GM2和GM3的升高幅度较小（分别为1.1倍和1.4倍），且有超过一半（GM2）和约三分之一（GM3）的患者基线水平处于正常参考区间之内。
本研究首次在主要以儿科为主的人群中系统证实，CSF中的HS和DS水平与尿液中的HS和DS一样，具有年龄依赖性，其浓度随年龄增长而下降。同时，CSF中的神经节苷脂GM2也表现出年龄依赖性，而GM3则与年龄无关。这一发现打破了此前对CSF GAGs年龄变化认知的空白，强调了在儿童和青少年中，必须使用年龄特异性参考区间来准确解读MPS相关生物标志物的临床意义。
基于这些发现，研究成功建立了CSF HS、DS、GM2以及尿液HS、DS、HS+DS的连续年龄特异性参考区间。当应用这些新区间评估MPS II患者时，HS和DS在CSF和尿液中均表现出巨大且一致的升高，凸显了它们作为疾病活动和治疗反应监测标志物的强大潜力。而GM2/GM3的升高程度和普遍性较低，反映了MPS中次级存储病理的复杂性。
这项研究的意义重大。首先，它提供了首个针对儿科人群的MPS关键CSF和尿液生物标志物的年龄特异性参考区间数据集，为未来临床研究设立了更精确的“标尺”。其次，它明确支持在针对儿童MPS的临床试验中，使用年龄匹配的参考区间来评估生物标志物的正常化程度，这将使疗效评估更为准确和可靠。最后，研究所采用的从样本收集、LC-MS/MS定量到高级统计建模的完整方法学框架，为其他罕见病生物标志物参考区间的建立提供了可借鉴的范本。总之，这项研究通过夯实生物标志物评估的基础，直接推动了MPS精准医疗的进展，有助于加速有效疗法的开发和患者护理的优化。
