瑞士联邦材料试验和科研研究所(Empa)的研究员 Peter Nirmalraj 希望以前所未有的精度对蛋白质进行成像,从而深入了解阿尔茨海默病的分子发病机制。这应该为通过简单的血液检测及早诊断失智症铺平道路。与来自 Kantonsspital St．Gallen 的神经科医生一起,一项成功的试点研究现已完成。

瑞士联邦材料试验和科研研究所官网9月24日消息

如果怀疑患有阿尔茨海默病,患者必须为漫长而复杂的程序做好准备,直到情况明朗为止。来自Empa和圣加伦州医院的一个团队目前正在开发一种血液测试,该测试将能够使用原子力显微镜(AFM)进行可靠的诊断。研究人员最近在《科学进展》(Science Advances)杂志上发表了一项成功的初步研究的首批结果。

研究于2021年9月24日发表在《Science Advances》(最新影响因子:14．136)杂志上

对分子宇宙的深入研究

一开始,物理学家 Peter Nirmalraj 希望了解阿尔茨海默病的分子发病机制,以便为诊断和治疗提供新的方法。下一步将破译与神经退行性疾病相关的β-淀粉样肽和tau蛋白的确切作用。因此,Nirmalraj 不仅要检测可疑蛋白质的存在,还要确定它们的可变形状和形式以及数量。

Peter Nirmalraj用原子力显微镜分析血样

目前的方法允许测定体液中两种蛋白质的总量。然而,这些技术不允许可视化蛋白质积累的形状和条件的差异。因此,研究人员正在研究一种技术,既能在血液中进行纳米级的观察,又不会破坏蛋白质的结构和形态。

目前,Nirmalraj 与圣加仑州医院的神经科医生一起成功完成了一项初步研究。在他们的初步研究中,他检查了50名患者和16名健康受试者的血液样本。使用AFM技术,Empa 的研究人员分析了每个人大约1000个红细胞的表面,而不知道他们的健康状况。“这是确保对数据的解释保持客观的唯一方法,” Nirmalraj 说。

当记忆与认知下降时蛋白质会聚集在红细胞的表面

以蛋白质纤维为指标

Empa的研究人员测量了血细胞上蛋白质积累的大小、结构和质地。在采集了数千个红细胞后,研究小组急切地等待着 Nirmalraj 的计数结果与神经科医生的临床数据的比较。事实上,研究人员能够识别出与患者疾病阶段相匹配的模式:阿尔茨海默病患者体内含有大量由β-淀粉样肽和tau蛋白组成的蛋白质纤维。这些蛋白质能够组装成几百纳米长的纤维。然而,在健康人或早期大脑疾病患者中,Nirmalraj 只统计了少量的纤维。

这证明了使用AFM技术进行血液分析的可行性,Empa的研究人员表示:“如果可以基于这种方法开发出可靠的血液测试,疑似阿尔茨海默病患者就可以避免令人不快的腰椎穿刺,从而能够可靠地诊断该病。”

然而,在医院实现简单的血液检测之前,还有很长的路要走。该团队的下一步是通过使用AFM和化学分析,研究更多处于疾病不同阶段的受试者,以证实这些数据。

参考文献

Source:Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa)

Detecting dementia in the blood

Reference:

Peter Niraj Nirmalraj, Thomas Schneider, Ansgar Felbecker． Spatial organization of protein aggregates on red blood cells as physical biomarkers of Alzheimer’s disease pathology． Science Advances, 2021; 7 (39) DOI: 10．1126/sciadv．abj2137

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