Nature：新靶點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)！看阿爾茲海默癥的那些困境與挑戰(zhàn)

阿爾茨海默癥素有「腦海中的橡皮擦」之稱，1906 年，阿洛伊斯·阿爾茨海默醫(yī)生在一次精神病學(xué)家的會議上報(bào)告發(fā)現(xiàn)了一種新的的精神疾病，他在尸檢時(shí)發(fā)現(xiàn)病人腦組織中出現(xiàn)了明顯的淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)，因此這種疾病被命名為「阿爾茨海默癥」 Alzheimer's disease（AD）。

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時(shí)至今日，在臨床上 AD 依然是難攻克的疾病之一，而 AD 基礎(chǔ)研究相關(guān)的一些重要問題，比如 AD 的病因、發(fā)病機(jī)理、早期診斷標(biāo)志物以及治療方向都仍處于探索階段。近日 Nature 報(bào)道了研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì) Medin 和 AD 之間的聯(lián)系，Medin 也是此前未被發(fā)掘的一個治療新靶點(diǎn)，研究結(jié)果顯示：這種蛋白會與淀粉樣蛋白 β 相互作用并促進(jìn)其聚集，最后一起沉積在阿爾茨海默病患者的大腦和血管中，從而分別損傷神經(jīng)細(xì)胞和血管。

AD 研究重點(diǎn)靶標(biāo)

不難看出，在研究經(jīng)典的 β 淀粉樣蛋白基礎(chǔ)上，科學(xué)家們?nèi)栽谥铝τ诎l(fā)現(xiàn)新的 AD 靶標(biāo)，例如 AD 患者的腦組織中還會出現(xiàn) Tau 蛋白異常、鐵元素超負(fù)荷、血管結(jié)構(gòu)改變、胰島素含量過高等現(xiàn)象，并由此誕生了 Tau 蛋白假說、鐵離子紊亂假說、神經(jīng)炎癥、自身免疫病等假說，而目前用于神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)炎癥的靶標(biāo)主要有以下幾種：

神經(jīng)退行性疾病主要靶標(biāo)

淀粉樣 β 蛋白：作為在阿爾茨海默病患者大腦中發(fā)現(xiàn)的淀粉樣斑塊的主要成分，與阿爾茨海默病密切相關(guān)^[1]，也是經(jīng)典的 AD 標(biāo)志物之一。

Tau 蛋白：存在于神經(jīng)元中，其主要功能之一是調(diào)節(jié)軸突微管的穩(wěn)定性。AD 等神經(jīng)退行性疾病的標(biāo)志是 Tau 磷酸化異常，Tau 過度磷酸化會形成不溶性聚集體，稱為神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NFT），與 AD 和帕金森氏病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)^[2,3] 。

Alpha 突觸核蛋白（α-synuclein）：在維持突觸前終末突觸小泡的供應(yīng)中起重要作用，也可能有助于調(diào)節(jié)多巴胺的釋放^[4]。

神經(jīng)炎癥主要靶標(biāo)

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）：是一種誘導(dǎo)神經(jīng)元維持、存活、可塑性和神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)的神經(jīng)營養(yǎng)因子，神經(jīng)退行性疾病通常顯示血液和大腦中的 BDNF 濃度降低^[5]。

神經(jīng)生長因子（NGF）是一種誘導(dǎo)神經(jīng)元存活、發(fā)育和功能的神經(jīng)營養(yǎng)因子，已被證明對免疫反應(yīng)有直接和間接的影響^[6]。

促炎細(xì)胞因子 ，包括腫瘤壞死因子（TNF）-α、白細(xì)胞介素（IL）-1、IL-6、IL-8^[7,8]。

AD 生物標(biāo)志物及其意義

目前 AD 病因最主流的假說是 Aβ 級聯(lián)假說，基于假說理論，可以通過阻止 β-淀粉樣蛋白積累引起斑塊來干預(yù) AD 的發(fā)生。但 AD 藥物的研發(fā)卻困難重重，多年來多家藥企耗資數(shù)千億美元但成功率極低，臨床目前仍沒有藥物可以阻止疾病的發(fā)生和發(fā)展，只能進(jìn)行對癥治療。藥物缺乏有效性的一個可能原因是藥物干預(yù)時(shí)疾病已處于晚期^[9]，因此，為了改善治療方法的效果，迫切需要找出有意義的早期標(biāo)志物用以識別輕微認(rèn)知障礙（MCI） 患者和 AD 早期階段。

AD 生物標(biāo)志物開發(fā)的重點(diǎn)除了生物標(biāo)志物的特異性和靈敏度以外，還有一個被科學(xué)家們重視的方面是檢測的侵入性。目前基于腦脊液中正電子發(fā)射斷層掃描（PET）成像和蛋白質(zhì)分析的診斷方法具有高度侵入性且相對昂貴，因此，科學(xué)家們也在努力尋找基于血液、唾液、眼球體液、鼻腔液等來源的有效且非侵入性的 AD 生物標(biāo)志物^[10]。

從下圖中（圖 1）可以了解目前 AD 的三大類生物標(biāo)志物：

1、診斷標(biāo)志物——Aβ 和 Tau 的 PET 成像和 CSF 分析；

2、血液標(biāo)志物——在全血、血漿或血清中分析的蛋白質(zhì)和 miRNA 生物標(biāo)志物；

3、眼部標(biāo)記——基于識別 AD 相關(guān)視網(wǎng)膜變化的侵入性最小的方法^[11]。

圖 1 AD 的三大類生物標(biāo)志物^[11]

AD 生物標(biāo)志物檢測工具

（1）經(jīng)過驗(yàn)證的 ELISA 試劑盒

檢測腦脊液、血液乃至其他類型體液中的蛋白含量時(shí)，方法是 ELISA 檢測法。Thermo Fisher Invitrogen^TM 的 NeuroELISA 試劑盒是專為快速、準(zhǔn)確、靈敏定量 β-淀粉樣蛋白、Tau  和 α-突觸核蛋白而設(shè)計(jì)，且經(jīng)過專門驗(yàn)證。這些即用型神經(jīng)生物學(xué) ELISA 試劑盒能夠測量各種生物樣品中的蛋白質(zhì)，包括血清、血漿和 CSF（腦脊液），在很多高水平參考文獻(xiàn)均有貢獻(xiàn)。

表 1 神經(jīng)退行性疾病相關(guān)指標(biāo) ELISA 試劑盒

（2）Invitrogen ProQuantum 新一代高靈敏蛋白檢測技術(shù)

開發(fā)基于血液等其他體液的 Tau 生物標(biāo)志物時(shí)，有一個不容忽視的挑戰(zhàn)：相較于腦脊液（CSF）中 Tau 的濃度，血液中 Tau 的濃度明顯低于其在腦脊液中的濃度。Tau 的 CSF 水平約為 2～300 pg /ml，而在血漿中濃度大約比CSF低100倍^[12]。最近 Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative（ADNI）和 BIOFINDER 小組的研究表明，與進(jìn)展為 AD 的患者與「未進(jìn)展為癡呆癥」的個體相比，血漿 P-Tau 以及其他生物標(biāo)志物表現(xiàn)出不同的濃度（(BioFINDER：轉(zhuǎn)換為 AD VS. 未轉(zhuǎn)化為 AD：P-Tau217：0.40?±?0.25 vs 0.17?±?0.14 pg/ml，P-Tau181 4.20?±?2.22 vs 2.26 ±?4.54 pg/ml；ADNI：P-Tau181 24.4?±?10.8 vs 15.8?±?11.4 pg/ml ) 。AD 組比對照組的 Tau pT181 和 Tau pT217 病理性水平顯著增高（ P?<?0.001) ^[13] 。

但大量研究結(jié)果顯示，雖然磷酸化 Tau 蛋白的絕對含量很低，其指示意義卻很大。遺憾的是，在血漿等體液中檢測磷酸化 Tau 蛋白的濃度目前仍然有難度，基于這樣的情況，想要將神經(jīng)退行性疾病的研究推進(jìn)，迫切需要比傳統(tǒng)檢測方法特異性和靈敏度更高的檢測方法。

Invitrogen ProQuantum 蛋白定量檢測試劑盒基于鄰位連接測定（PLA™）技術(shù)，將抗體-抗原結(jié)合特異性與 qPCR 信號檢測和擴(kuò)增功能相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了對蛋白的高靈敏度檢測，且檢測動態(tài)范圍更寬。此外，ProQuantum 蛋白檢測僅需要極少的樣本量（僅需 2～5 µL）即可檢測低水平蛋白，更可兼容 384 孔板檢測模式，實(shí)現(xiàn)對生物標(biāo)志物的高通量檢測。而 Proquantum 用于檢測磷酸化 Tau 蛋白的靈敏度和濃度范圍與傳統(tǒng) ELISA 檢測比都有很大的提高。可以作為檢測 Tau 蛋白的優(yōu)質(zhì)工具^[14]。

圖2 基于鄰位連接測定（PLA™）技術(shù)的 Proquantum 技術(shù)

表 2 Proquantum Tau 高靈敏度蛋白檢測試劑盒

（3）Thermo Fisher Invitrogen ProcartaPlex 多因子檢測試劑盒

除此之外，科學(xué)家們還對更多生物標(biāo)志物的篩選進(jìn)行大量研究，從經(jīng)濟(jì)角度及「非入侵性」的角度來說，在篩查生物標(biāo)志物階段，迫切需要能從少量體液樣本量篩查更多靶標(biāo)的技術(shù)。Invitrogen ProcartaPlex 針對神經(jīng)學(xué)相關(guān)蛋白的檢測盒，可通過少量樣本同時(shí)檢測多個靶標(biāo)的表達(dá)情況^[15,16]。

表 3 神經(jīng)學(xué)相關(guān)蛋白的檢測盒

流行病學(xué)資料顯示，中國是阿爾茨海默病患者數(shù)量最多的國家，占全球五分之一。中國由阿爾茨海默病導(dǎo)致的癡呆患者人數(shù)高達(dá) 983 萬，輕度認(rèn)知障礙患者數(shù)為 3,877 萬。2021 年 6 月，美國食品和藥物管理局（FDA）正式批準(zhǔn)渤健公司旗下針對 AD 的藥物（Aducanumab）上市。雖然許多專家對其治療效果還存有質(zhì)疑，這款存有爭議的藥物目前還不能確定是否可以戰(zhàn)勝 AD，但隨著更多強(qiáng)大的生物檢測技術(shù)被采用，中外科學(xué)家們從「早發(fā)現(xiàn)、早期介入」的研究方向也許可以釜底抽薪，為 AD 患者帶來一絲曙光。

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