CN107961376A - 无义mRNA降解在治疗和诊断神经退行性疾病中的应用 - Google Patents

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CN107961376A CN201710646727.0A CN201710646727A CN107961376A CN 107961376 A CN107961376 A CN 107961376A CN 201710646727 A CN201710646727 A CN 201710646727A CN 107961376 A CN107961376 A CN 107961376A
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Abstract

本发明涉及无义mRNA降解在治疗和诊断神经退行性疾病中的应用。具体而言，本发明提供下述一种或任意多种试剂的组合在制备治疗或预防神经退行性疾病用的药物中的用途：(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性的试剂。本发明也提供相关试剂在制备诊断和监测神经退行性疾病用的试剂盒的用途。

Description

无义mRNA降解在治疗和诊断神经退行性疾病中的应用
技术领域
本发明涉及无义mRNA降解在治疗和诊断神经退行性疾病中的应用。
背景技术
肌萎缩性侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)是一种常见的运动神经***退行性病变。由于运动神经元进行性的死亡，受其支配的肌肉相应地出现功能异常进而丧失，最初表现为四肢无力伴萎缩，最终会导致瘫痪，吞咽困难，无法说话甚至呼吸困难等致命的典型临床表现。据美国ALS的流行病学研究报告称ALS发病率(每年新发病例)为2/10万-4/10万，患病率为4/10万-6/10万，中国尚无确切的流行病学资料。到目前为止，对于ALS仍没有有效的治疗手段，利鲁唑(Riluzole)是美国FDA唯一认证的治疗ALS的药物，它通过降低神经元兴奋毒性可以延长病人的寿命3到5个月。除此之外的其他治疗主要以对症治疗为主，例如呼吸机的维持，营养补充，理疗等。
额颞叶变性(Frontotemporal degeneration，FTD)是一类由于大脑皮层额颞叶神经元的进行性死亡造成人格，情绪，社交以及语言等的变化及障碍的疾病。FTD的发病平均年龄在55-65岁，它是除阿尔兹海默症外造成痴呆的第二大原因，占痴呆病因的20％左右。有少量的病人还会表现出类似于ALS症状的运动能力的改变，被称为FTD/ALS。FTD的诊断主要依靠临床表现和影像学的辅助诊断，尚无有效的治疗手段。
ALS和FTD分为家族性(familial)和散发性(sporadic)两种，前者比例较低，占5-10％。随着近年基因测序技术的发展，越来越多的ALS致病基因被发现，有趣的是，其中的几个基因(例如C9orf72，FUS，TDP-43，VCP等)被发现也是FTD的致病基因(Renton et al.,2014)。C9orf72于2011年被报道(Renton et al.,2011)，是目前已知的造成ALS和FTD最主要的致病突变。C9orf72的致病主要由位于第一个内含子的一段GGGGCC(G4C2)的六核苷酸重复序列(hexanucleotide repeat expansion，HRE)引起，在正常人体内该HRE的重复数在2-20次，但在ALS或者FTD的病人中可以检测到成百上千的重复数。C9orf72的致病机制主要有以下三个假说(Gitler and Tsuiji；Haeusler et al.,2016)：(1)HRE造成C9orf72蛋白量减少，引起其正常功能丧失；(2)HRE形成RNA聚集后造成RNA代谢的紊乱；(3)HRE可通过一种非传统的不依赖ATG的形式翻译成5种不同的双肽重复序列(Dipeptide repeats，DPRs)，并且这些DPRs已经被证实具有细胞毒性。之前的实验发现在果蝇眼睛中单独表达DPRs就足以引起毒性，而只表达RNA聚集却没有显示细胞毒性(Mizielinska et al.,2014)，提示DPRs在其中起着比较重要的作用。
到目前为止，关于DPRs在中枢神经***的致病机制以及哪些分子和通路参与调节DPRs的毒性都不清楚。
发明内容
本发明第一方面提供选自以下的一种或任意多种试剂的组合在制备治疗或预防神经退行性疾病用的药物中的用途：
(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和
(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述无义介导的mRNA降解通路中的核心分子选自UPF1、UPF2和UPF3。
在一个或多个实施方案中，所述无义介导的mRNA降解通路的底物选自：Arc、Gadd45a、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A。
在一个或多个实施方案中，所述减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达的试剂包括抑制所述底物基因表达或降低其表达水平的试剂；优选地，所述抑制所述底物基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进所述底物mRNA降解的试剂，针对该所述底物基因的siRNA，抑制所述底物mRNA的翻译的试剂，和特异性识别所述底物基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述降低所述底物活性的试剂选自核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白，优选是所述底物的特异性抗体。
在一个或多个实施方案中，所述底物是Arc，减少Arc表达的试剂包括抑制Arc基因表达或降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述抑制Arc基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进Arc mRNA降解的试剂，针对该Arc基因的siRNA，抑制Arc mRNA的翻译的试剂，和特异性识别Arc基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述底物是Arc，降低Arc活性的试剂包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白(如抗体)。
在一个或多个实施方案中，所述降低Arc活性的试剂是Arc的特异性抗体。
在一个或多个实施方案中，在一个或多个实施方案中，所述底物是GADD45，减少GADD45表达的试剂包括抑制GADD45基因表达或降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述抑制GADD45基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进GADD45mRNA降解的试剂，针对该GADD45基因的siRNA，抑制GADD45mRNA的翻译的试剂，和特异性识别GADD45基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述降低GADD45活性的试剂包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白(如抗体)。
在一个或多个实施方案中，所述降低GADD45活性的试剂是GADD45的特异性抗体。
在一个或多个实施方案中，所述减少细胞骨架活性调节蛋白(Arc)表达或降低Arc活性的试剂和减少生长抑制及DNA损伤诱导蛋白45(GADD45)表达或降低GADD45活性的试剂为提高无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述提高Ufp1、Ufp2和/或Ufp3表达或提高其活性的试剂包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白。
在一个或多个实施方案中，所述提高Ufp1、Ufp2和/或Ufp3表达的试剂是Ufp1、Ufp2、Ufp3各自的表达载体。
在一个或多个实施方案中，所述增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂是曲尼斯特或其异构体。
在一个或多个实施方案中，所述神经退行性疾病是C9orf72介导的神经退行性疾病。
在一个或多个实施方案中，所述神经退行性疾病选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩(SMA)和Machado-Joseph病。
本发明第二方面提供一种以下试剂中的一种或多种在制备诊断和监测神经退行性疾病用的试剂盒的用途：
(1)用于无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂；和
(2)用于无义介导的mRNA降解通路的底物的表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述无义介导的mRNA降解通路中的核心分子选自UPF1、UPF2和UPF3。
在一个或多个实施方案中，所述无义介导的mRNA降解通路的底物选自：Arc、Gadd45a、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A。
在一个或多个实施方案中，所述底物是Arc，用于检测Arc表达水平的试剂包括检测Arc mRNA水平过程中使用到的试剂和检测Arc蛋白含量过程中使用到的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述底物是GADD45，用于检测GADD45表达水平的试剂包括检测GADD45mRNA水平过程中使用到的试剂和检测GADD45蛋白含量过程中使用到的试剂。
在一个或多个实施方案中，用于检测UPF1、UPF2和/或UPF3表达水平的试剂包括检测UPF1、UPF2和/或UPF3mRNA水平过程中使用到的试剂和检测UPF1、UPF2和/或UPF3蛋白含量过程中使用到的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述试剂用于检测对象体液中的Arc表达水平和/或GADD45和/或UPF1和/或UPF2和/或UPF3表达水平。
在一个或多个实施方案中，所述体液选自外周血和脑脊液。
在一个或多个实施方案中，所述神经退行性疾病选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩(SMA)和Machado-Joseph病。
本发明第三方面提供一种神经退行性疾病的治疗或预防方法，所述方法包括以下任一个或任意多个步骤的组合：
(1)提高需要该治疗或预防的对象中无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平或活性的步骤；和
(2)减少需要该治疗或预防的对象中无义介导的mRNA降解通路的底物的表达水平或活性的步骤。
在一个或多个实施方案中，所述方法包括给予所述对象以下一种或任意多种试剂的组合的步骤：
(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和
(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述无义介导的mRNA降解通路中的核心分子选自UPF1、UPF2和UPF3。
在一个或多个实施方案中，所述无义介导的mRNA降解通路的底物选自：Arc、Gadd45a、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A。
在一个或多个实施方案中，所述底物是Arc，减少Arc表达的试剂包括抑制Arc基因表达或降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述抑制Arc基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进Arc mRNA降解的试剂，针对该Arc基因的siRNA，抑制Arc mRNA的翻译的试剂，和特异性识别Arc基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述底物是Arc，降低Arc活性的试剂包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白(如抗体)。
在一个或多个实施方案中，所述降低Arc活性的试剂是Arc的特异性抗体。
在一个或多个实施方案中，所述底物是GADD45，减少GADD45表达的试剂包括抑制GADD45基因表达或降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述抑制GADD45基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进GADD45mRNA降解的试剂，针对该GADD45基因的siRNA，抑制GADD45mRNA的翻译的试剂，和特异性识别GADD45基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述底物是GADD45，降低GADD45活性的试剂包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白(如抗体)。
在一个或多个实施方案中，所述降低GADD45活性的试剂是GADD45的特异性抗体。
在一个或多个实施方案中，所述减少细胞骨架活性调节蛋白(Arc)表达或降低Arc活性的试剂和减少生长抑制及DNA损伤诱导蛋白45(GADD45)表达或降低GADD45活性的试剂为提高无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂。
在一个或多个实施方案中，所述提高Ufp1、Ufp2和/或Ufp3表达或活性的试剂包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白。
在一个或多个实施方案中，所述提高Ufp1、Ufp2和/或Ufp3表达的试剂是Ufp1、Ufp2、Ufp3各自的表达载体。
在一个或多个实施方案中，所述方法包括通过反义链技术特异性地降低Arc基因和/或GADD45基因的表达的步骤。
在一个或多个实施方案中，所述神经退行性疾病选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩(SMA)和Machado-Joseph病。
本发明第四方面提供一种诊断神经退行性疾病或监测神经退行性疾病病情发展的方法，所述方法包括检测对象体液中Arc、GADD45、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A、UPF1、UPF2和UPF3中的一种或任意多种的组合的表达水平的步骤。
在一个或多个实施方案中，所述检测对象体液中Arc表达水平包括检测Arc mRNA的水平和检测Arc蛋白含量。
在一个或多个实施方案中，所述检测GADD45表达水平包括检测GADD45mRNA的水平和检测GADD45蛋白含量。
在一个或多个实施方案中，所述检测UPF1和/或UPF2和/或UPF3表达水平包括检测UPF1和/或UPF2和/或UPF3mRNA的水平和检测UPF1和/或UPF2和/或UPF3的蛋白含量。
在一个或多个实施方案中，采用Northern杂交法、RT-PCR或RNA-seq检测所述mRNA的水平。
在一个或多个实施方案中，采用Western blot或ELISA检测蛋白的含量。
在一个或多个实施方案中，所述体液选自外周血和脑脊液。
在一个或多个实施方案中，所述神经退行性疾病选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩(SMA)和Machado-Joseph病。
附图说明
图1：GR36/PR36造成运动神经元的退行性病变。(A-B)在运动神经元和bursicon神经元中表达GR36/PR36后造成残翅表型。(C-E)PR36引起果蝇爬管能力降低，寿命减短和运动神经元死亡。其中，“D42>”或类似表述表示利用相应的驱动子如D42-Gal4驱动子过表达相应的蛋白，如D42>PA36表示过表达PA36。
图2：蛋白定量质谱结果中升高最大的三个蛋白是NMD的底物。(A)定量质谱结果检测到的蛋白。每个点代表一个蛋白，黄色和红色分别代表PR组与对照相比变化P<0.05和P<0.01。(B)蛋白定量质谱结果中明显升高的三个蛋白在mRNA水平也有明显激活。(C)GR36/PR36只诱导Arc1表达，对另外两个即刻早期基因(Jra，Kay)没有效果。(D)定量质谱中明显升高的三个蛋白在UPF2突变果蝇中也有mRNA的异常积累。
图3：Arc1增加造成谷氨酸受体IIA在突触后膜荧光信号的明显减弱。
图4：减少Arc1的表达量可以明显降低GR36/PR36造成的神经毒性。(A)在不同的年龄，改变Arc1的蛋白量都可以调节毒性。(B)降低Arc1表达量可以延长寿命。其中，D42>Arc1表示过表达Arc1，D42>Arc1-KD表示敲除Arc1基因，从而降低其表达水平；D42>GFP-GR36表示过表达GR36；D42>GFP-GR36&Arc1-KD表示既过表达GR36，同时也敲除Arc1基因。
图5：NMD参与调节了Arc1的激活。(A)GR36/PR36只诱导Arc1表达，对另外两个即刻早期基因(Jra，Kay)没有效果。(B)定量质谱中明显升高的三个蛋白在UPF2突变果蝇中也有mRNA的异常积累。(C)文献报道的一些潜在NMD底物基因在表达GR36/PR36或抑制NMD通路后(UPF1-KD)均出现类似的升高。(D)C9-ALS病人脑组织中Gadd45A mRNA明显增加。
图6：在小鼠脑内GFP-GR36也破坏了NMD通路的正常功能。(A)在SH-SY5Y中转染GFP-GR36后造成NMD底物的积累。(B)示意图说明小鼠定点注射后检测mRNA的实验设计。(C)GFP-GA36和GFP-GR36在感染后5周于海马齿状回特异表达。(D)感染表达GFP-GR36可造成海马齿状回细胞NMD底物的mRNA水平升高。(E)NMD报告载体的设计说明。(F)GFP-GR36引起NMD报告基因荧光量的异常积累。
图7：在细胞中表达人源UPF1可以完全阻断GFP-GR36造成的细胞凋亡。(A-B)转染表达UPF1后可以明显减少GFP-GR36造成的细胞凋亡关键分子Caspase3的切割激活，而对没有毒性的GFP-GA36没有作用。统计结果见(B)，每组3-5个20倍物镜视野，每个视野至少100个GFP阳性细胞。(C-D)在共转GFP-GR36和UPF1的实验中，由于只是部分共转成功，分析UPF1转染成功(箭头)与未成功(三角)对细胞凋亡的影响。统计结果见(D)，共统计了7个视野，每个视野至少130个GFP阳性细胞。
图8：果蝇脑中表达UPF1后可以有效防止GR/PR造成的神经退化。(A)全脑单独敲减UPF1就足以造成爬管障碍。(B)运动神经元中表达GFP-GR36的同时表达UPF1后可以改善果蝇爬管能力。(C)运动神经元中表达GFP-GR36的同时表达UPF1可以延长果蝇寿命。(D)运动神经元中表达UPF1可以抑制PR造成的运动神经元胞体和轴突退化。虚线圈标记天线叶，该结构是运动神经元轴突投射，其荧光信号降低说明轴突退行性变。(E)天线叶周围GFP阳性细胞数量统计。每个点代表一只果蝇。
图9：在细胞和果蝇中给予NMD激动剂曲尼斯特处理可以降低GR毒性。(A)不同浓度的曲尼斯特处理SH-SY5Y后对NMD报告载体的作用。(B-C)曲尼斯特处理可以有效降低GFP-GR36引起的caspase3切割激活。统计结果见(C)，每个点代表一个视野，每个视野至少含有100个GFP阳性细胞。(D)从胚胎阶段开始喂食曲尼斯特可以改善GFP-GR36造成的发育障碍。胚胎发育5天后给药组可见正常三龄幼虫，15天后可正常成蛹，但无法成功孵育得到成虫，而DMSO对照组在胚胎期即出现发育停滞造成的死亡。
图10：实施例中用到的pEGFP-C1载体、pAAV-MCS质粒(和元生物)和psiCHECK-2(Promega公司)载体的质粒图谱。
具体实施方式
本发明发现，在果蝇这一神经退行性疾病研究中常用的动物模型中，C9orf72DPR通过激活细胞骨架活性调节蛋白(activity-regulated cytoskeleton-associatedprotein，Arc)和生长抑制及DNA损伤诱导蛋白45(growth arrest and DNA damageinducible protein 45，GADD45)的表达导致谷氨酸能的运动神经元特异性的死亡，从而提出Arc和GADD45作为治疗ALS/FTD及其他神经退行性疾病的靶点。调控Arc和GADD45的表达量的方法可以作为治疗ALS/FTD及其他神经退行性疾病的一种方法。同时，本发明发现C9ORF72DPR是通过抑制mRNA的无义介导的降解来激活Arc和GADD45，因此，调控mRNA的无义介导的降解通路也可以是个治疗ALS/FTD及其他神经退行性疾病的方法。此外，我们的分析表明Arc和GADD45的表达量在C9ALS患者的脑中有显著变化，因此ARC和GADD45也有可能是诊断和疗效检测的分子标记物。
因此，本发明涉及神经***疾病，尤其是神经退行性疾病的治疗和预防。本发明中，神经***疾病可以是本领域周知的各种神经***疾病，包括但不限于肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩(SMA)、神经***亚速尔病(Machado-Joseph病)、安吉尔曼综合征(Angelman综合征)和脆性X染色体综合征。
更进一步地，本发明涉及的神经***疾病，尤其是神经退行性疾病是C9orf72基因或其编码的蛋白介导的神经***疾病。本文中，“C9orf72基因或其编码的蛋白介导的”是指与C9orf72第一个内含子的一段GGGGCC(G4C2)的六核苷酸重复序列(HRE)发生的突变相关的疾病。通常，在正常人体内该HRE的重复数在2-20次，但当其重复数过高时，例如当检测到成百上千的重复数时，这种异常的表达会引起相关的神经***疾病。因此，在某些的实施方案中，本发明涉及的疾病是C9orf72基因或其编码的蛋白介导的肌萎缩性侧索硬化症和额颞叶变性。
本发明的治疗或预防方法可通过提高需要该治疗或预防的对象中无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性或减少需要治疗或预防的对象中无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性而得以实现。
本文中，无义介导的mRNA降解通路中的核心分子包括但不限于UPF1、UPF2和UPF3。无义介导的mRNA降解通路的底物包括但不限于Arc、Gadd45a、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A。
本发明中，对象为哺乳动物，优选为人。因此，在某些实施方案中，无义介导的mRNA降解通路中的核心分子或其底物通常为哺乳动物尤其是人的相应分子。可从相应的数据库如Genbank中找到这些分子的蛋白序列及其编码序列。应理解的是，来自不同物种来源的所述核心分子或底物在氨基酸序列和核苷酸序列上可能存在一定的差异，甚至来自同一物种不同个体的这些分子也可能存在一定的序列差异，但只要这些分子的生物学功能与本申请所述的生物学功能相同或类似，这类分子均包括在本发明的范围之内。本发明中，GADD45包括GADD45A、GADD45B和GADD45G；优选地，本发明涉及GADD45A基因表达水平及其编码的蛋白质活性的调控。
通常，可通过给予相关的试剂实现所述提高或减少。例如，可给予以下试剂中的一种或任意多种的组合：
(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和
(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性的试剂，这类试剂包括但不限于减少Arc表达或降低Arc活性的试剂和减少GADD45表达或降低GADD45活性的试剂。
本发明中，增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂包括提高UPF1和/或UPF2和/或UPF3蛋白表达或提高UPF1和/或UPF2和/或UPF3蛋白活性的试剂。提高这类蛋白的表达的方法包括但不限于给予这类蛋白的表达载体，以在需要的对象中过表达这类蛋白。在其他实施方案中，可调控这些分子的上游基因的表达，从而提高这类分子的表达。在某些实施方案中，可给予NMD的激动剂，包括但不限于文献(Nickless,A.,E.Jackson,et al.(2014)."Intracellular calcium regulates nonsense-mediatedmRNA decay."Nat Med 20(8):961-966)中所披露的那些NMD激动剂，如曲尼斯特或其异构体。
本发明中，减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达的试剂包括抑制这些底物的基因表达或降低其表达水平的试剂。抑制底物的基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进mRNA降解的试剂，针对该基因的siRNA，抑制该基因的mRNA的翻译的试剂，和特异性识别该基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。在某些实施方案中，本发明通过给予该基因的siRNA来抑制其基因表达或降低其表达水平。在其他实施方案中，本发明通过给予打靶载体将感兴趣的底物基因全基因敲除，从而实现基因表达的抑制或降低。降低底物活性的试剂可以是例如该底物的特异性抗体。
例如，减少Arc或GADD45表达的试剂包括抑制Arc或GADD45基因表达或降低其表达水平的试剂。抑制Arc或GADD45基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进Arc mRNA降解的试剂，针对该Arc或GADD45基因的siRNA，抑制Arc或GADD45mRNA的翻译的试剂，和特异性识别Arc或GADD45基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂。在某些实施方案中，本发明通过给予Arc或GADD45基因的siRNA来抑制Arc或GADD45基因表达或降低其表达水平。在其他实施方案中，本发明通过给予打靶载体将Arc或GADD45全基因敲除，从而实现Arc或GADD45基因表达的抑制或降低。降低Arc或GADD45活性的试剂可以是例如Arc或GADD45的特异性抗体。
本发明中，降低底物蛋白如Arc蛋白或GADD45蛋白的活性包括使底物蛋白如Arc蛋白或GADD45蛋白的活性与其对应的野生型蛋白相比降低至少30％，例如至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％，甚至完全无活性。
也可通过在底物蛋白如Arc蛋白或GADD45蛋白中引入突变而使其活性降低。本文中，底物蛋白如Arc蛋白或GADD45蛋白的活性尤其指其在本申请所述的参与C9orf72基因或其编码的蛋白介导的神经***疾病的活性。因此，在某些实施方案中，在底物蛋白(如Arc蛋白或GADD45蛋白)的功能域中引入致其相应活性减弱或丧失的突变。突变可以是1个或数个甚至更多(例如10个以上、20个以上、30个以上)个氨基酸的***、缺失或取代。可通过给予作用于底物蛋白的基因(如Arc或GADD45基因)的试剂，使其所编码的底物蛋白的功能域中存在导致其相关生物学活性减弱或丧失的突变。这类试剂可改变底物蛋白(如Arc或GADD45基因)的序列，导致所编码的底物蛋白存在相应的突变，从而具有减弱的活性，或活性丧失。例如，可通过同源重组技术用突变的底物蛋白的基因(如Arc或GADD45基因)替换野生型细胞中的基因，从而导致其表达除弱活性或无活性的底物蛋白。
在某些实施方案中，本发明通过反义链技术特异性地降低底物蛋白的基因(如Arc基因和/或GADD45基因)的表达。
通常，蛋白活性的提高指与野生型相比，蛋白活性具有至少30％、至少40％、至少50％、至少60％的提高。
本发明中，试剂可以是核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白。本文中，核酸分子可以是例如siRNA、表达载体或打靶载体。小分子化合物通常指采用化学方法合成的分子量较低的化学合成化合物。蛋白包括特异性抗体。例如，试剂可以是与感兴趣的底物蛋白如Arc或GADD45特异性结合的抗体。抗体可以是多克隆抗体、单克隆抗体或scFv。可采用本领域周知的方法制备本文所述底物蛋白如Arc和GADD45的抗体，尤其是单抗。可使用市售的抗体。例如，可使用武汉云克隆科技股份有限公司制备的针对Arc的多克隆抗体，和来自上海樊克生物科技有限公司供应的针对GADD45的抗体、上海康朗生物科技有限公司供应的针对GADD45α的单克隆抗体。
本发明中，所述试剂可以药物组合物的形式提供。药物组合物中还可含有药学上可接受的载体或赋形剂。例如，在制备药物组合物时，通常将所述试剂与赋形剂混合，或用赋形剂稀释，或包在可以胶囊或药囊、纳米颗粒形式存在的载体中。当赋形剂起稀释剂作用时，它可以是固体、半固体或液体材料作为赋形剂、载体或活性成分的介质。因此，药物组合物可以是片剂、丸剂、粉剂、溶液剂、糖浆剂、灭菌注射溶液等。合适的赋形剂的例子包括乳糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇、甘露醇、淀粉、微晶纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素、水、纳米颗粒等。药物组合物还可含有其它成分，例如湿润剂、乳化剂、防腐剂(如羟基苯甲酸甲酯和丙酯和甜味剂等。
通常，所述试剂在药物组合物的含量应是治疗或预防有效量的；具体的含量或给药剂量可考虑给药途径、病人健康状况等因素考虑。
因此，在某些实施方案中，本发明提供选自以下试剂中的一种或任意多种的组合在制备治疗或预防神经退行性疾病用的药物中的用途：
(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和
(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物如Arc或GADD45的表达或降低其活性的试剂。
通过检测对象体液中无义介导的mRNA降解通路中的核心分子或该通路的底物，如Arc、GADD45、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A、UPF1、UPF2和UPF3中的一种或任意多种的组合的表达水平，也可诊断本发明所述神经***疾病，尤其是神经退行性疾病，或监测所述神经***疾病，尤其是神经退行性疾病的病情发展。因此，本发明也提供一种诊断神经退行性疾病或监测神经退行性疾病病情发展的方法，所述方法包括检测对象体液中Arc、GADD45、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A、UPF1、UPF2和UPF3中的一种或任意多种的组合的表达水平的步骤。
检测对象体液中所述表达水平包括检测mRNA的水平和检测相应蛋白含量。可采用本领域常规的方法来进行所述检测。例如，对于mRNA的检测，可采用Northern杂交法、RT-PCR或RNA-seq；对于蛋白含量的检测，可采用Western blot或ELISA。例如，可采用现有的试剂盒来检测相关蛋白的含量或水平。例如，可使用合肥华夏远洋生物科技有限公司提供的生长停滞DNA损伤可诱导蛋白α(GADD45α)检测试剂盒进行检测。当检测蛋白水平时，可使用相应的抗体进行ELISA检测。这些都是本领域技术人员所熟知的。本发明中，体液选自外周血和脑脊液。
因此，本发明也提供一种试剂中的一种或任意多种的组合在制备诊断和监测神经退行性疾病用的试剂盒的用途：
(1)用于检测无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂；和
(2)用于检测无义介导的mRNA降解通路的底物如Arc或GADD45的表达水平的试剂。
用于检测无义介导的mRNA降解通路的底物(如Arc、GADD45、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A)的表达水平的试剂包括检测该底物的mRNA水平过程中使用到的试剂和检测该底物的蛋白含量过程中使用到的试剂。
用于检测无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂包括检测UPF1、UPF2和/或UPF3表达水平的试剂，包括检测UPF1、UPF2和/或UPF3mRNA水平过程中使用到的试剂和检测UPF1、UPF2和/或UPF3蛋白含量过程中使用到的试剂。
例如，用于检测的这类试剂可以是核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白(如抗体)。例如，当采用ELISA进行检测或监测时，所述试剂包括但不限于相应蛋白的特异性抗体。当检测或监测mRNA水平时，所述试剂包括但不限于相应的引物序列和/或探针序列，也包括进行PCR或其他生物学实验所需的试剂，例如相应的酶、溶剂和反应物等。在某些实施方案中，这类试剂还包括例如用于显色或其它便于进行定量或定性的物质。
下文将以具体实施例的方式阐述本发明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件如Sambrook等，《分子克隆：实验室指南》(美国纽约州：冷泉港实验室出版社，1989)所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。对于试剂的用法和用量，除非另有说明，否则按照常规的用法和用量使用。
一、实验材料与方法
1、实验动物
果蝇和小鼠均按照实验动物相关规定进行实验操作。DPRs转基因果蝇由英国UCL的Adrian Isaacs博士赠送，根据转基因标准实验步骤我们自行建立了GFP-DPRs转基因果蝇，其余工具果蝇购买于Bloomington果蝇中心。果蝇培养于标准培养基和环境中。小鼠购自斯莱克公司，按照标准饲养。
2、质粒构建
DPRs原始质粒由英国UCL的Adrian Isaacs博士赠送。将该质粒亚克隆至pEGFP-C1载体构建pEGFP-DPRs载体用于细胞转染实验，并作为其他载体构建的基础。将pEGFP-DPRs亚克隆至pAAV-MCS质粒(和元生物)以构建病毒感染所需质粒。将含有点突变的β-globulin克隆至psiCHECK-2(Promega公司)载体用于构建NMD报告质粒。人源UPF1的cDNA通过PCR获得，克隆至flag-pcDNA3.1载体(pcDNA3.1载体购自于Invitrogen)。质粒图谱信息如图10所示，目的基因均***在多克隆位点区域(MCS)。
3、果蝇表型分析
果蝇残翅表型均在体视镜下拍摄，统计了至少100只果蝇的残翅和死亡情况。爬管实验过程如下：相应年龄的雄性果蝇每管10只分管后，敲击果蝇至管底，统计5秒后每只果蝇的爬行高度，依此反应其运动能力，每个基因型至少3管。在寿命统计实验中，20-25只同基因型果蝇置于一管，每隔5天将果蝇转入新管并记录死亡情况，直至所有果蝇死亡，每种基因型至少3管。
4、细胞培养和转染
SH-SY5Y(ATCC)培养于含有DMEM培养基，10％胎牛血清和抗生素的12孔板中，转染均使用lipo2000脂质体核酸转染的方法。
5、免疫组织化学
果蝇神经肌肉接头和大脑均在PBS中解剖，小鼠大脑在冰冻切片后置于PBS中，培养细胞去除细胞培养液后PBS漂洗2次，随后4％多聚甲醛固定30分钟，0.3％PBST漂洗20分钟，5％BSA封闭1小时后，4℃一抗(GFP抗体，GluRIIA抗体，NeuN抗体，flag抗体，切割形式的caspase3抗体)孵育过夜。PBST漂洗三次后二抗室温孵育2小时，漂洗后封片显微镜观察拍摄。
6、定量PCR
20只果蝇液氮处理分离得到果蝇头。小鼠水合氯醛麻醉，PBS灌流后取脑，镜下分离海马齿状回。在得到的组织样品中加入Trizol，按照标准步骤提取RNA。采用Takara一步法反转录试剂盒得到cDNA后，使用SYBR green试剂进行定量PCR实验，最终结果使用delta-delta Ct分析。每次实验3个复孔，至少进行3次实验。
7、荧光NMD报告实验
报告载体根据文献(Boelz等，2006)构建，相应质粒与该报告载体共同转染至SH-SY5Y细胞48小时后，酶标仪读取荧光强度，计算得到相对荧光量。共进行3次实验。
8、定量质谱实验
100只果蝇液氮处理后分离得到果蝇头，加入裂解液后匀浆处理，通过Bradford法测定蛋白浓度。取50ug蛋白进行丙酮沉淀，随后胰酶处理。按照iTRAQ试剂盒说明书对蛋白标记后质谱检测。检测到的蛋白再通过果蝇数据库分析处理得到最终结果。每个样品有4次重复。
9、曲尼斯特(Tranilast)药物处理
曲尼斯特购自sigma公司，粉末溶于DMSO配置成10mM储液，在细胞实验中，按照实验浓度稀释至细胞培养液中，在转染24小时后给予药物处理24小时，之后进行荧光量分析和免疫组化实验。在果蝇实验中，将储液稀释于果蝇食物至终浓度为100uM，后将亲本果蝇转入该食物中培养，分析子代发育情况。
10、生物信息学
根据文献报道(Chapin等，2014；Prudencio等，2015)找到NMD的潜在底物，将其数据库与我们质谱结果对比找到共同变化蛋白，通过对其数据库检索得到Gadd45在病人中的变化情况。
11、数据统计
所有实验数据统计均采用非配对t检验，双尾P值<0.05认为具有统计学差异。
二、实验结果
2.1在运动神经元中过表达甘氨酸精氨酸(GR)36重复序列蛋白(GR36)或脯氨酸精氨酸(PR)36重复序列蛋白(PR36)可以造成细胞死亡及运动障碍
由于ALS是主要侵及运动神经元的疾病，我们利用D42-Gal4驱动子将C9orf72DPRs特异地表达在运动神经元中(Sanyal，2009)，结果发现GR36可以造成成虫死亡，进一步的分析发现运动神经元表达的GR36造成的死亡发生在蛹至成虫的***发育阶段。与GR36不同的是，表达PR36的果蝇成虫可以存活，但大部分的雄果蝇(约65％)和将近一半的雌果蝇都表现出翅膀羽化的障碍(图1，A)，而非精氨酸重复序列蛋白GA36(甘氨酸丙氨酸36重复序列蛋白)和PA36(脯氨酸丙氨酸36重复序列蛋白)均未表现出明显的异常。这一现象与之前在眼睛观察到的表型基本一致，并且提示GR36的毒性可能强于PR36。我们通过降低果蝇饲养温度，减少GR36表达量后，得到了少量存活的果蝇，几乎所有的果蝇都呈现与PR36果蝇相同的残翅表型(图1，A)，而且寿命也明显减短(约1周)。
通过进一步的研究我们发现一类称为bursicon的运动神经元的功能障碍造成了残翅的表型(Loveall and Deitcher,2010；Vanden Broeck et al.,2013)。我们用CCAP-Gal4驱动子特异地在bursicon神经元中表达DPRs，结果发现GR36和PR36都可以造成所有果蝇的残翅表型，而表达GA36的果蝇翅膀是完整的(图1，B)。值得注意的是，在bursicon神经元中表达GR36的成虫都是存活的并且子代数量与GA36无异，提示除了bursicon以外的其他运动神经元也受到了影响才会造成D42>GR36果蝇成虫致死的表型。
除此之外，我们还分析了果蝇的运动能力和寿命，由于D42>GR36是致死的，所以这些分析都在PR36上进行。在10天的时候我们进行了果蝇爬管能力的检测，结果发现在运动神经元中表达PR36后可以引起果蝇爬管能力的显著下降，而PA36显示与对照组没有差异(图1，C)。除了运动能力的缺陷，在生存能力上D42>PR36也显示出明显的寿命减短(半数致死时间≈42天)，PA36虽然略短于野生型(PA≈72天，对照组≈78天)，但明显长于PR36组(图1，D)，说明运动神经元中表达PR36影响了果蝇整体的生存质量。
最后我们还分析了PR36是否会造成运动神经元的死亡。由于没有DPRs和果蝇的运动神经元的特异性抗体，我们在表达DPRs的同时也表达了绿色荧光蛋白(GFP)用以标记运动神经元。如图1(E)所示，3天时，与PA36相比，PR36并没有造成细胞的死亡，但是随着年龄的增加，在30天的时候，在表达PR36的果蝇脑中GFP阳性细胞的数量有明显的下降，说明PR36造成了一个年龄依赖的运动神经元的死亡。此外，果蝇天线叶荧光信号的减少也提示运动神经元轴突的退行性病变，这些都很好地模拟了ALS的病理变化。
2.2蛋白定量质谱选自受DPRs调节的蛋白
为了进一步了解GR36/PR36致病的分子基础，我们采用了定量蛋白质谱分析的方法试图找到一些由于GR36/PR36产生后引起表达水平改变的候选蛋白。由于定量质谱需要的蛋白量比较大，我们采用了可在所有神经元表达的Elav-Gal4来驱动目的基因的表达，最终收集雌果蝇头部蛋白用以质谱实验，并且把表达GFP和没有表现出毒性的PA36作为对照。在得到质谱结果后，我们首先设定了一个标准来判定蛋白量是否变化，具体是PR36:PA36变化量超过20％，且在4个复孔的比较上P<0.05。结果发现在检测到的5000多个基因中，共有59个变化的蛋白，其中25个下降，34个升高(图2，A)。我们选取了3个升高幅度最大的基因进行了转录水平的检测，结果发现其mRNA水平也呈现同样的变化(图2，B)。其中，Arc1是一个功能已知的受到神经元活性调节的即刻早期基因，它的升高可能表征了神经元活性的变化。为了验证这一猜想，我们又检测了果蝇脑内另外两个常见的即刻早期基因Jra和Kay的mRNA含量，结果是阴性的(图2，C)，说明Arc1表达量的升高并不依赖于神经元活性的变化。既然Arc1的积累不是由于产生增加引起的，另一种可能就是其降解被抑制了。
之前的文献报道，Arc1在哺乳动物中的同源基因Arc的降解是受到一条称为无义介导的mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay，NMD)通路调节的，为了验证果蝇的Arc1也通过NMD通路降解，我们采用了生物信息学的方法，将质谱结果中升高的蛋白与之前文献报道的果蝇NMD通路受损后异常积累的基因进行比较，分析其共同变化的基因并且确认Arc1是否在其中。通过文献检索我们找到了一个果蝇UPF2功能降低的RNA测序的数据库，通过比对发现共同升高的三个基因恰好就是copia，Arc1和CG16898(图2，D)，强烈暗示NMD这条通路介导了这三个基因的降解，并且它的功能确实被GR/PR所抑制。
为了验证果蝇Arc1升高后表现出与哺乳动物Arc一样的作用效果(Chowdhury etal.,2006)，我们通过幼虫神经肌肉接头的染色分析发现，Arc1的增加也会导致突触后膜上谷氨酸受体IIA数量的减少(图3)，从而影响突触的功能，这与Arc在哺乳动物体内的功能是一致的。
2.3减少Arc1的表达量可以降低GR36/PR36的毒性
为了检测改变Arc1的表达水平是否可以调节DPRs的毒性，我们引入了RNAi和过表达的转基因品系〔从Bloomington果蝇库获得〕，通过爬管实验我们发现单独过表达Arc1就足以引起运动能力的减弱。更有趣的是，当降低Arc1的表达水平后可以明显改善PR36/GR36造成的运动障碍，并且在年轻和年老的果蝇中都有同样的作用(图4，A)。通过寿命的记录也可以看到Arc1蛋白量降低后可以明显延长GR36/PR36表达果蝇的存活时间(图4，B)。这些结果都提示降低Arc1的表达量可以改善GR36/PR36造成的毒性症状。
2.4C9DPRs通过抑制无义介导的降解(nonsense-mediated decay，NMD)来提高Arc1的表达
为了研究Arc1在GR36/PR36的果蝇模型中表达升高的机理，我们检测了PR36是否会通过改变电活动从而激活Arc1。PR36诱导的Arc1的表达不是由于神经电活动导致的即刻早期诱导(图5，A)，而是在NMD通路受阻时表达上升(Giorgi et al.，2007)，因为在PR36定量质谱结果中有三个显著升高的蛋白(CG16898、Arc1、Copia)也出现在NMD通路受阻时上调基因的组中(图5，B)。
另外，我们还发现PR36/GR36可以使之前报道的一些潜在的NMD的底物(Chapin etal.,2014)如Gadd45，Xrp1，Ku80等在mRNA水平有所积累。与此一致的是，当利用已经建立的针对果蝇基因组上所有基因可进行RNA干扰的工具果蝇资源库〔Ni,J.-Q.等，2011，Agenome-scale shRNA resource for transgenic RNAi in Drosophila，Nat Meth 8，405-407〕特异地降低NMD核心调节基因UPF1表达量从而抑制NMD通路后，这些基因的mRNA水平也出现明显的升高(图5，C)。这些结果均提示GR36/PR36对NMD通路有抑制作用。同时我们还发现PR36/GR36会诱导GADD45的表达(Prudencio et al.,2015)，并在C9ALS患者的脑中显著上升(图5，D)。
2.5在哺乳动物***中，C9DPRs也会通过抑制NMD诱导Arc和Gadd45
为了研究上述在果蝇***中观察到的现象和机制是否在哺乳动物体内同样存在。我们首先在人源SH-SY5Y细胞系中分别转染了GFP-GA36和GFP-GR36两种质粒，转染后48小时我们发现通过生物信息学分析得到的一些在C9病人中升高的NMD潜在底物在GFP-GR36组中有明显的升高(图6，A)。接着，我们在小鼠体内的实验也得到了相同结果，当把携带有GFP-GA36或GFP-GR36的腺相关病毒注射到小鼠脑内海马区齿状回40天后(图6，B)，通过免疫组化方法可以验证病毒特异地在该区域呈高表达(图6，C)。此时，我们检测到GFP-GR36可以引起鼠源NMD底物的升高(图6，D)。为了直接验证DPRs影响NMD通路，我们构建了一个携带NMD的报告基因的载体(图6，E)，当把该载体与GFP-GA36或GFP-GR36共转到SH-SY5Y细胞后我们通过荧光量分析后发现GFP-GR36造成报告基因的异常积累(图6，F)，说明NMD通路受到了破坏。综上所述，我们发现DPRs在哺乳动物体内也会抑制NMD通路，从而造成其底物Arc和Gadd45的异常积累，最终影响细胞功能。
2.6表达UPF1恢复NMD通路功能可以阻止GR/PR造成的细胞毒性
UPF1是NMD通路中最重要的核心分子，Barmada等人也发现过表达UPF1可以降低另外两个ALS致病基因TDP-43和FUS造成的神经元毒性(Barmada等，2015)。因此，我们采用过表达UPF1的策略恢复NMD的功能。在SY5Y细胞中表达人源的UPF1可以明显减少GFP-GR36引起的Caspase3的切割激活，有效地抑制细胞凋亡(图7)。此外，我们发现降低果蝇内源UPF1的表达量就足以造成果蝇运动能力的障碍，说明NMD通路确实介导了GR/PR的毒性(图8，A)。在果蝇运动神经元中过表达UPF1后既可以明显改善GFP-GR36造成的爬管能力的下降和寿命的缩短(图8，B-C)，也可以有效防止PR36造成的运动神经元死亡(图8，C-D)，在体内***也证明其保护作用。这些结果证明，恢复NMD的功能是否可以保护神经元免受其伤害。
2.7NMD激动剂曲尼斯特处理可以降低GR造成的细胞毒性
曲尼斯特是潜在的NMD激活剂(Nickless et al.,2014)。通过NMD报告载体的确认我们发现曲尼斯特确实可以减少NMD报告基因的积累(图9，A)，说明它是NMD激动剂。
将曲尼斯特加入细胞培养液中处理后，我们发现它可以有效地阻止GR36引起的caspase3切割激活，防止细胞凋亡(图9，B-C)。此外，在果蝇中给予曲尼斯特喂食也可以阻碍GR36造成的果蝇胚胎期的发育停滞，使胚胎正常发育至成蛹期，大幅推进了发育进程(图9，D)。因此，曲尼斯特作为NMD通路的激活剂可以明显降低GR的细胞毒性。
综上所述，我们发现了Arc1和GADD45在果蝇模型中介导C9orf72的神经毒性。在我们分析了文献中关于散发型ALS和C9ALS病人脑组织基因表达谱的数据后(Prudencio etal.,2015)，我们发现Arc和GADD45在ALS患者的前皮层有显著性的变化。结合我们对于C9DPR作用机理的研究提出Arc和GADD45可以作为治疗ALS、FTD或其它神经退行性疾病的靶点，而调控Arc和GADD45表达和功能的方法是一种新的治疗ALS、FTD或其它神经退行性疾病的方法。另外这两个分子靶标也可以用于ALS、FTD或其它神经退行性疾病的诊断和疗效监测。同时，我们也发现NMD通路介导了GR/PR造成的细胞毒性，并且这一机制在果蝇、小鼠、病人中都是保守的。更重要的是，我们发现通过过表达NMD核心基因UPF1或给予NMD激动剂曲尼斯特处理都可以有效降低GR/PR毒性，缓解神经退化表型。另外，UPF1的保护作用在ALS的其他致病基因如FUS和TDP-43也有报道，说明对无义介导的mRNA降解的干预也可以是治疗ALS、FTD或其它神经退行性疾病的方法。

Claims (10)

1.下述一种或任意多种试剂的组合在制备治疗或预防神经退行性疾病用的药物中的用途：
(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和
(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性的试剂。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，
所述无义介导的mRNA降解通路中的核心分子选自UPF1、UPF2和UPF3；
所述无义介导的mRNA降解通路的底物选自：Arc、Gadd45a、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A。
3.如权利要求1或2所述的用途，其特征在于，
所述增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂是提高Ufp1、Ufp2和/或Ufp3表达或活性的试剂，包括核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白；优选地，所述试剂为Ufp1、Ufp2、Ufp3各自的表达载体；
优选地，所述增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂是曲尼斯特或其异构体。
4.如权利要求1或2所述的用途，其特征在于，
所述减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达的试剂包括抑制所述底物基因表达或降低其表达水平的试剂；优选地，所述抑制所述底物基因表达或降低其表达水平的试剂包括：促进所述底物mRNA降解的试剂，针对该所述底物基因的siRNA，抑制所述底物mRNA的翻译的试剂，和特异性识别所述底物基因的导向核酸并对并进行剪切以降低其表达水平的试剂；
所述降低所述底物活性的试剂选自核酸分子、碳水化合物、脂类、小分子化合物和蛋白，优选是所述底物的特异性抗体。
5.如权利要求1－4中任一项所述的用途，其特征在于，所述神经退行性疾病是C9orf72介导的神经退行性疾病，优选选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩和神经***亚速尔病。
6.以下试剂中的一种或多种在制备诊断和监测神经退行性疾病用的试剂盒的用途：
(1)用于无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂；和
(2)用于无义介导的mRNA降解通路的底物的表达水平的试剂。
7.如权利要求6所述的用途，其特征在于，
所述无义介导的mRNA降解通路中的核心分子选自UPF1、UPF2和UPF3；所述无义介导的mRNA降解通路的底物选自：Arc、Gadd45a、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A；
所述用于无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂包括检测UPF1、UPF2和/或UPF3mRNA水平过程中使用到的试剂和检测UPF1、UPF2和/或UPF3蛋白含量过程中使用到的试剂；
用于无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平的试剂包括检测所述底物的mRNA水平过程中使用到的试剂和检测所述底物的蛋白含量过程中使用到的试剂。
8.如权利要求6或7所述的用途，其特征在于，所述神经退行性疾病是C9orf72介导的神经退行性疾病，优选选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩和神经***亚速尔病。
9.一种神经退行性疾病的治疗或预防方法，所述方法包括以下任一个或任意多个步骤的组合：
(1)提高需要该治疗或预防的对象中无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达水平或活性的步骤；和
(2)减少需要该治疗或预防的对象中无义介导的mRNA降解通路的底物的表达水平或活性的步骤；
优选地，所述方法包括给予所述对象以下一种或任意多种试剂的组合的步骤：
(1)增加无义介导的mRNA降解通路中的核心分子的表达或活性的试剂；和
(2)减少无义介导的mRNA降解通路的底物的表达或活性的试剂；
更优选地，所述试剂和疾病如权利要求2－5中任一项所述。
10.一种诊断神经退行性疾病或监测神经退行性疾病病情发展的方法，所述方法包括检测对象体液中Arc、GADD45、CRYAb、CDKN1A、HMOX1、GBP2、HLA-G、TNFRSF1A、UPF1、UPF2和UPF3中的一种或任意多种的组合的表达水平的步骤；
优选地，所述表达水平的检测包括检测mRNA的水平和检测相应蛋白的含量；优选地，采用Northern杂交法、RT-PCR或RNA-seq检测所述mRNA的水平；采用Western blot或ELISA检测蛋白的含量；
优选地，所述体液选自外周血和脑脊液；
优选地，所述神经退行性疾病是C9orf72介导的神经退行性疾病，优选选自：肌萎缩性侧索硬化症、额颞叶变性、阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓肌肉萎缩和神经***亚速尔病。
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