Nature：新靶點被發現！看阿爾茲海默癥的那些困境與挑戰

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

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時至今日，在臨床上 AD 依然是難攻克的疾病之一，而 AD 基礎研究相關的一些重要問題，比如 AD 的病因、發病機理、早期診斷標志物以及治療方向都仍處于探索階段。近日 Nature 報道了研究人員發現蛋白質 Medin 和 AD 之間的聯系，Medin 也是此前未被發掘的一個治療新靶點，研究結果顯示：這種蛋白會與淀粉樣蛋白 β 相互作用并促進其聚集，最后一起沉積在阿爾茨海默病患者的大腦和血管中，從而分別損傷神經細胞和血管。

AD 研究重點靶標

不難看出，在研究經典的 β 淀粉樣蛋白基礎上，科學家們仍在致力于發現新的 AD 靶標，例如 AD 患者的腦組織中還會出現 Tau 蛋白異常、鐵元素超負荷、血管結構改變、胰島素含量過高等現象，并由此誕生了 Tau 蛋白假說、鐵離子紊亂假說、神經炎癥、自身免疫病等假說，而目前用于神經退行性疾病和神經炎癥的靶標主要有以下幾種：

神經退行性疾病主要靶標

淀粉樣 β 蛋白：作為在阿爾茨海默病患者大腦中發現的淀粉樣斑塊的主要成分，與阿爾茨海默病密切相關^[1]，也是經典的 AD 標志物之一。

Tau 蛋白：存在于神經元中，其主要功能之一是調節軸突微管的穩定性。AD 等神經退行性疾病的標志是 Tau 磷酸化異常，Tau 過度磷酸化會形成不溶性聚集體，稱為神經原纖維纏結（NFT），與 AD 和帕金森氏病等神經系統疾病有關^[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中起重要作用，也可能有助于調節多巴胺的釋放^[4]。

神經炎癥主要靶標

腦源性神經營養因子（BDNF）：是一種誘導神經元維持、存活、可塑性和神經遞質調節的神經營養因子，神經退行性疾病通常顯示血液和大腦中的 BDNF 濃度降低^[5]。

神經生長因子（NGF）是一種誘導神經元存活、發育和功能的神經營養因子，已被證明對免疫反應有直接和間接的影響^[6]。

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

AD 生物標志物及其意義

目前 AD 病因最主流的假說是 Aβ 級聯假說，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 AD 的發生。但 AD 藥物的研發卻困難重重，多年來多家藥企耗資數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生和發展，只能進行對癥治療。藥物缺乏有效性的一個可能原因是藥物干預時疾病已處于晚期^[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志物用以識別輕微認知障礙（MCI） 患者和 AD 早期階段。

AD 生物標志物開發的重點除了生物標志物的特異性和靈敏度以外，還有一個被科學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射斷層掃描（PET）成像和蛋白質分析的診斷方法具有高度侵入性且相對昂貴，因此，科學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 生物標志物^[10]。

從下圖中（圖 1）可以了解目前 AD 的三大類生物標志物：

1、診斷標志物——Aβ 和 Tau 的 PET 成像和 CSF 分析；

2、血液標志物——在全血、血漿或血清中分析的蛋白質和 miRNA 生物標志物；

3、眼部標記——基于識別 AD 相關視網膜變化的侵入性最小的方法^[11]。

圖 1 AD 的三大類生物標志物^[11]

AD 生物標志物檢測工具

（1）經過驗證的 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，方法是 ELISA 檢測法。Thermo Fisher Invitrogen^TM 的 NeuroELISA 試劑盒是專為快速、準確、靈敏定量 β-淀粉樣蛋白、Tau  和 α-突觸核蛋白而設計，且經過專門驗證。這些即用型神經生物學 ELISA 試劑盒能夠測量各種生物樣品中的蛋白質，包括血清、血漿和 CSF（腦脊液），在很多高水平參考文獻均有貢獻。

表 1 神經退行性疾病相關指標 ELISA 試劑盒

（2）Invitrogen ProQuantum 新一代高靈敏蛋白檢測技術

開發基于血液等其他體液的 Tau 生物標志物時，有一個不容忽視的挑戰：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，與進展為 AD 的患者與「未進展為癡呆癥」的個體相比，血漿 P-Tau 以及其他生物標志物表現出不同的濃度（(BioFINDER：轉換為 AD VS. 未轉化為 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，想要將神經退行性疾病的研究推進，迫切需要比傳統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，將抗體-抗原結合特異性與 qPCR 信號檢測和擴增功能相結合，從而實現了對蛋白的高靈敏度檢測，且檢測動態范圍更寬。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，實現對生物標志物的高通量檢測。而 Proquantum 用于檢測磷酸化 Tau 蛋白的靈敏度和濃度范圍與傳統 ELISA 檢測比都有很大的提高。可以作為檢測 Tau 蛋白的優質工具^[14]。

圖2 基于鄰位連接測定（PLA™）技術的 Proquantum 技術

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，科學家們還對更多生物標志物的篩選進行大量研究，從經濟角度及「非入侵性」的角度來說，在篩查生物標志物階段，迫切需要能從少量體液樣本量篩查更多靶標的技術。Invitrogen ProcartaPlex 針對神經學相關蛋白的檢測盒，可通過少量樣本同時檢測多個靶標的表達情況^[15,16]。

表 3 神經學相關蛋白的檢測盒

流行病學資料顯示，中國是阿爾茨海默病患者數量最多的國家，占全球五分之一。中國由阿爾茨海默病導致的癡呆患者人數高達 983 萬，輕度認知障礙患者數為 3,877 萬。2021 年 6 月，美國食品和藥物管理局（FDA）正式批準渤健公司旗下針對 AD 的藥物（Aducanumab）上市。雖然許多專家對其治療效果還存有質疑，這款存有爭議的藥物目前還不能確定是否可以戰勝 AD，但隨著更多強大的生物檢測技術被采用，中外科學家們從「早發現、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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