The aetiology in most sporadic cases of the fatal neurodegenerative disorder amyotrophic lateral sclerosis (sALS) remains unknown, despite multiple genetic factors having been identified successfully in familial cases (fALS). TARDBP gene being one of these most commonly observed, its protein product TDP-43 can be observed in its aggregated, phosphorylated form (pTDP-43) in up to 97% of all sALS cases. Using here a matched sampling approach, in which motor neurons (MNs) were gathered based on their pTDP-43 aggregation status through a selective laser capture microdissection (LCM) protocol and subsequently sequenced by WGS alongside peripheral organ tissue from the same individual, we sought to identify a genomic sALS cause in the form of somatic single nucleotide variants (sSNVs) at a clonal level. Numbers of sSNVs were significantly greater in sALS MNs than observed in neurotypical controls, and showed a somatic single base substitution (SBS) signature relating to DNA damage by oxidative stress. pTDP-43-aggregated MNs also harboured higher sSNV counts when compared to pTDP-43- neurons collected from the same patient in two cases. This increase in sSNVs compared to neurotypical individuals was isolated only to clonal variants of less than 0.2 variant allele frequency (VAF), whilst the oxidative stress signature observed was absent in significantly clonally expanded variants (>0.2 VAF). Findings here suggest that sALS can be predisposed to at a late stage of neurodevelopment, and that this predisposition is linked to an increase in oxidative stress and DNA damage acquired prior to MN maturation.
난치성 신경변성 질환인 근위축성측색경화증(sALS)은 여러familial cases(fALS)에서 유전적 요인들이 확인되고 있음에도 불구하고 원인이 불분명한 경우가 많다. 특히나 TARDBP 유전자 결함이 가장 흔히 관찰되며, 해당 유전자가 코딩하는 단백질 TDP-43은 모든 sALS 케이스 중 97%에서 인산화된 응집 형태 (pTDP-43)로 관찰된다. 따라서 매칭 샘플링 접근법을 사용하여, pTDP-43 응집 형태를 띄는 Motor Neurons (MNs)을 선택적 레이저 캡처 미세절제(LCM) 프로토콜을 통해 수집하고 이후 말기 장기 조직과 함께 전체 유전체 서열(WGS)로 환자 및 정상 대조군을 분석하는 방식으로 게놈 상에서 sALS의 체성 돌연변이(sSNVs)성 원인을 확인하고자 했다. sSNVs의 숫자는 통제군에서 관찰된 것보다 sALS MNs에서 상당히 더 많았으며, 이는 산화 스트레스에 의한 DNA 손상과 관련된 체성 단일 염기 치환 (SBS) 시그니처를 보여주었다. 또한, pTDP-43 응집 형태의 MNs는 동일 환자에서 수집된 pTDP-43- MNs과 비교하여도 더 높은 sSNV 횟수를 가지고 있었다. 이러한 sSNV의 차이는 variant allele frequency(VAF)가 >0.2 이하인 돌연변이의 경우에만 특징적으로 나타나고, 산화 스트레스 시그니처 또한VAF가 높은 (>0.2 VAF) 확장된 돌연변이들에서는 관찰되지 않았다. 이는 sALS가 신경 발달의 후기 단계에서 특정 요인으로 인해 발병 경향성이 높아지며, MN 성숙 전에 획득된 산화 스트레스 및 DNA 손상의 증가와 관련이 있음을 시사한다.
