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研究發現蛋白質的大小決定了阿爾茨海默病的階段

研究發現蛋白質的大小決定了阿爾茨海默病的階段

2023-05-10 Comments 0 Comment

檢測脊髓液中的蛋白質團塊是檢測阿爾茨海默病的傳統方法,但它並不能提供有關該疾病階段的信息。在一項新的研究中,研究人員能夠利用原子力顯微鏡對該疾病進行分期,以觀察這些結塊的大小和形狀,這可能提供一種更早檢測這種衰弱疾病的方法。

VFeTM5aV.jpg

腦脊液(CSF)是一種環繞大腦和脊髓的透明液體,提供營養物質,並作為一個水狀緩衝物保護這些結構不受傷害。

CSF可以被分析以測量不同物質和細胞的水平或濃度,從而診斷出影響中樞神經系統的疾病。CSF分析是診斷神經退行性疾病的關鍵,包括阿爾茨海默氏病。特別感興趣的是兩種病理蛋白:導致腦細胞(神經元)”纏結”的tau和導致神經元斑塊的澱粉樣β;兩者都是該疾病的標誌。

瑞士聯邦材料科學與技術實驗室(EMPA)的研究人員研究了阿爾茨海默病患者腦脊液中聚集的tau和澱粉樣β蛋白束(稱為纖維),希望能開發出一種早期檢測阿爾茨海默病的方法。

目前檢測阿爾茨海默病的方法是分析CSF中這些致病蛋白的存在和數量。作為生物標誌物,它們的用途有限,因為它們不能提供關於蛋白質的大小和形狀(形態)的信息,而這是確定疾病有多晚的關鍵。

在目前的研究中,研究人員使用原子力顯微鏡(AFM)來觀察33名患有不同程度認知障礙(從輕度到晚期癡呆)的人的CSF中的蛋白質纖維。

AFM是一種強大的技術,幾乎可以對任何表麵類型成像,包括生物樣本。使用連接在矽探針上的非常鋒利的尖端,可以逐行拍攝樣品的圖像。對這項研究來說,重要的是AFM使研究人員能夠在不破壞蛋白質的情況下對其進行納米級的檢查。

6rm9IRsn.jpg

CSF提取和分析過程的示意圖。脊髓液被收集(左),然後沉積到液體細胞內的金基上(右),在那裡用原子力顯微鏡對蛋白質(紅色和綠色)進行成像(不按比例)。

通過分析蛋白質的大小、結構和形狀,以及它們如何凝結在一起,研究人員可以將不同的形態與阿爾茨海默病的特定階段聯繫起來。

該研究的主要作者Peter Nirmalraj說:”雖然在疾病早期階段的人身上只發現了長度約為100納米的短蛋白纖維,但在疾病的後期階段出現了這個長度的倍數的纖維–達到幾微米。”

健康人的腦脊液中沒有纖維素,甚至比癡呆症患者身上的纖維素更短。該研究的發現進一步擴大了我們對阿爾茨海默病如何發展的認識,並提供了一個新的、更精確的生物標誌物來衡量疾病的進展程度。

研究人員說,使用原子力顯微鏡觀察CSF中蛋白質團塊的特徵,可以與現有的檢測阿爾茨海默病的方法結合使用。

Nirmalraj說:”AFM技術有可能補充傳統的生物標誌物測試,並改善阿爾茨海默病的早期檢測。”新發現可能會幫助開發新的、更有效的藥物來治療這種至今仍無法治癒的疾病。

該研究發表在《通信生物學》雜誌上。

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