運動神經元疾病是因中樞運動神經元漸進性退化，進而造成病人肌肉萎縮、四肢無力、吞嚥困難及呼吸衰竭的神經退化性疾病。脊髓肌肉萎縮症（spinal muscular atrophy; SMA）及肌萎縮性側索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis; ALS）為相對常見的類型，前者主要於嬰幼兒時期發病，後者多於40-70歲出現症狀。SMA為自體隱性遺傳性運動神經元疾病，若兩股SMN1基因皆發生突變，則會因體內缺少SMN蛋白質而引發脊髓運動神經元退化。病人若出現四肢無力或運動功能發展延遲，合併肌腱反射下降但具正常的感覺功能，則可透過基因檢測診斷SMA。定期經脊髓腔注射nusinersen（antisense oligonucleotide）、經血液單次施打攜帶SMN基因的腺相關病毒載體（AAV-SMN）或口服小分子藥物risdiplam皆可有效提升脊髓運動神經元之SMN蛋白質表現量，並已於臨床試驗成功使SMA病人的運動或呼吸功能進步或減緩惡化，目前已於或將於臨床上使用。ALS多為偶發性運動神經元疾病，僅有5-10%的ALS病人具有基因突變（如SOD1及C9orf72等）。大部分ALS病人會同時出現脊髓及大腦運動神經元的退化，因而呈現全身或局部肌肉無力、肌肉萎縮及顫動、肌反射增強，但不影響感覺神經功能。ALS的診斷原則上建構於典型臨床表現合併神經電生理變化，並排除其它相關疾病。Riluzole為glutamate抑制藥物，edaravone為自由基清除藥物，兩者於大型臨床試驗皆證實可稍延長ALS病人的生命及減緩神經功能的退化，並已於臨床病患使用。而Masitinib可降低神經發炎反應；SOD1 antisense oligonucleotide可於SOD1基因突變之ALS患者減少SOD1異常蛋白質的生成；經脊髓腔注射自體間質幹細胞NurOwn可能具神經保護作用，以上治療目前正進行第三期ALS臨床試驗中。SMA和ALS的治療於近年有顯著的進步，隨著生物科技日新月益，未來相關藥物的開發值得後續期待。