Nature：新靶点被发现！看阿尔兹海默症的那些困境与挑战

阿尔茨海默症素有「脑海中的橡皮擦」之称，1906 年，阿洛伊斯·阿尔茨海默医生在一次精神病学家的会议上报告发现了一种新的的精神疾病，他在尸检时发现病人脑组织中出现了明显的淀粉样斑块和神经原纤维缠结，因此这种疾病被命名为「阿尔茨海默症」 Alzheimer's disease（AD）。

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时至今日，在临床上 AD 依然是难攻克的疾病之一，而 AD 基础研究相关的一些重要问题，比如 AD 的病因、发病机理、早期诊断标志物以及治疗方向都仍处于探索阶段。近日 Nature 报道了研究人员发现蛋白质 Medin 和 AD 之间的联系，Medin 也是此前未被发掘的一个治疗新靶点，研究结果显示：这种蛋白会与淀粉样蛋白 β 相互作用并促进其聚集，最后一起沉积在阿尔茨海默病患者的大脑和血管中，从而分别损伤神经细胞和血管。

AD 研究重点靶标

不难看出，在研究经典的 β 淀粉样蛋白基础上，科学家们仍在致力于发现新的 AD 靶标，例如 AD 患者的脑组织中还会出现 Tau 蛋白异常、铁元素超负荷、血管结构改变、胰岛素含量过高等现象，并由此诞生了 Tau 蛋白假说、铁离子紊乱假说、神经炎症、自身免疫病等假说，而目前用于神经退行性疾病和神经炎症的靶标主要有以下几种：

神经退行性疾病主要靶标

淀粉样 β 蛋白：作为在阿尔茨海默病患者大脑中发现的淀粉样斑块的主要成分，与阿尔茨海默病密切相关^[1]，也是经典的 AD 标志物之一。

Tau 蛋白：存在于神经元中，其主要功能之一是调节轴突微管的稳定性。AD 等神经退行性疾病的标志是 Tau 磷酸化异常，Tau 过度磷酸化会形成不溶性聚集体，称为神经原纤维缠结（NFT），与 AD 和帕金森氏病等神经系统疾病有关^[2,3] 。

Alpha 突触核蛋白（α-synuclein）：在维持突触前终末突触小泡的供应中起重要作用，也可能有助于调节多巴胺的释放^[4]。

神经炎症主要靶标

脑源性神经营养因子（BDNF）：是一种诱导神经元维持、存活、可塑性和神经递质调节的神经营养因子，神经退行性疾病通常显示血液和大脑中的 BDNF 浓度降低^[5]。

神经生长因子（NGF）是一种诱导神经元存活、发育和功能的神经营养因子，已被证明对免疫反应有直接和间接的影响^[6]。

促炎细胞因子 ，包括肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1、IL-6、IL-8^[7,8]。

AD 生物标志物及其意义

目前 AD 病因最主流的假说是 Aβ 级联假说，基于假说理论，可以通过阻止 β-淀粉样蛋白积累引起斑块来干预 AD 的发生。但 AD 药物的研发却困难重重，多年来多家药企耗资数千亿美元但成功率极低，临床目前仍没有药物可以阻止疾病的发生和发展，只能进行对症治疗。药物缺乏有效性的一个可能原因是药物干预时疾病已处于晚期^[9]，因此，为了改善治疗方法的效果，迫切需要找出有意义的早期标志物用以识别轻微认知障碍（MCI） 患者和 AD 早期阶段。

AD 生物标志物开发的重点除了生物标志物的特异性和灵敏度以外，还有一个被科学家们重视的方面是检测的侵入性。目前基于脑脊液中正电子发射断层扫描（PET）成像和蛋白质分析的诊断方法具有高度侵入性且相对昂贵，因此，科学家们也在努力寻找基于血液、唾液、眼球体液、鼻腔液等来源的有效且非侵入性的 AD 生物标志物^[10]。

从下图中（图 1）可以了解目前 AD 的三大类生物标志物：

1、诊断标志物——Aβ 和 Tau 的 PET 成像和 CSF 分析；

2、血液标志物——在全血、血浆或血清中分析的蛋白质和 miRNA 生物标志物；

3、眼部标记——基于识别 AD 相关视网膜变化的侵入性最小的方法^[11]。

图 1 AD 的三大类生物标志物^[11]

AD 生物标志物检测工具

（1）经过验证的 ELISA 试剂盒

检测脑脊液、血液乃至其他类型体液中的蛋白含量时，方法是 ELISA 检测法。Thermo Fisher Invitrogen^TM 的 NeuroELISA 试剂盒是专为快速、准确、灵敏定量 β-淀粉样蛋白、Tau  和 α-突触核蛋白而设计，且经过专门验证。这些即用型神经生物学 ELISA 试剂盒能够测量各种生物样品中的蛋白质，包括血清、血浆和 CSF（脑脊液），在很多高水平参考文献均有贡献。

表 1 神经退行性疾病相关指标 ELISA 试剂盒

（2）Invitrogen ProQuantum 新一代高灵敏蛋白检测技术

开发基于血液等其他体液的 Tau 生物标志物时，有一个不容忽视的挑战：相较于脑脊液（CSF）中 Tau 的浓度，血液中 Tau 的浓度明显低于其在脑脊液中的浓度。Tau 的 CSF 水平约为 2～300 pg /ml，而在血浆中浓度大约比CSF低100倍^[12]。最近 Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative（ADNI）和 BIOFINDER 小组的研究表明，与进展为 AD 的患者与「未进展为痴呆症」的个体相比，血浆 P-Tau 以及其他生物标志物表现出不同的浓度（(BioFINDER：转换为 AD VS. 未转化为 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 组比对照组的 Tau pT181 和 Tau pT217 病理性水平显著增高（ P < 0.001) ^[13] 。

但大量研究结果显示，虽然磷酸化 Tau 蛋白的绝对含量很低，其指示意义却很大。遗憾的是，在血浆等体液中检测磷酸化 Tau 蛋白的浓度目前仍然有难度，基于这样的情况，想要将神经退行性疾病的研究推进，迫切需要比传统检测方法特异性和灵敏度更高的检测方法。

Invitrogen ProQuantum 蛋白定量检测试剂盒基于邻位连接测定（PLA™）技术，将抗体-抗原结合特异性与 qPCR 信号检测和扩增功能相结合，从而实现了对蛋白的高灵敏度检测，且检测动态范围更宽。此外，ProQuantum 蛋白检测仅需要极少的样本量（仅需 2～5 µL）即可检测低水平蛋白，更可兼容 384 孔板检测模式，实现对生物标志物的高通量检测。而 Proquantum 用于检测磷酸化 Tau 蛋白的灵敏度和浓度范围与传统 ELISA 检测比都有很大的提高。可以作为检测 Tau 蛋白的优质工具^[14]。

图2 基于邻位连接测定（PLA™）技术的 Proquantum 技术

表 2 Proquantum Tau 高灵敏度蛋白检测试剂盒

（3）Thermo Fisher Invitrogen ProcartaPlex 多因子检测试剂盒

除此之外，科学家们还对更多生物标志物的筛选进行大量研究，从经济角度及「非入侵性」的角度来说，在筛查生物标志物阶段，迫切需要能从少量体液样本量筛查更多靶标的技术。Invitrogen ProcartaPlex 针对神经学相关蛋白的检测盒，可通过少量样本同时检测多个靶标的表达情况^[15,16]。

表 3 神经学相关蛋白的检测盒

流行病学资料显示，中国是阿尔茨海默病患者数量最多的国家，占全球五分之一。中国由阿尔茨海默病导致的痴呆患者人数高达 983 万，轻度认知障碍患者数为 3,877 万。2021 年 6 月，美国食品和药物管理局（FDA）正式批准渤健公司旗下针对 AD 的药物（Aducanumab）上市。虽然许多专家对其治疗效果还存有质疑，这款存有争议的药物目前还不能确定是否可以战胜 AD，但随着更多强大的生物检测技术被采用，中外科学家们从「早发现、早期介入」的研究方向也许可以釜底抽薪，为 AD 患者带来一丝曙光。

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